Question

19．在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，小佳同学选用的小灯泡的额定电压为2.5V，电阻为8Ω，滑动变阻器的最大电阻阻值为10Ω．
（1）为顺利完成实验，现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择，则A
A．只能选择4.5V的电池组     B．只能选择6V的电池组
C．两电池组均可选用          D．须将其变成10.5V的电池组使用
（2）请用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整．

（3）移动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表示数如图丙所示，其值为0.28A，小灯泡的额定功率为0.7W．
（4）小明的同学小惠在借助上述实验器材完成实验时，不小心将电流表损坏，由于没有多余的电流表更换，老师取走电流表，并拿来一个电阻箱代替滑动变阻器接在原电路中．
①闭合开关后，发现灯泡不发光，电压表的示数等于电源电压，则故障的原因可能是灯泡断路（选填“短路”或“断路”）；
②排除故障后，当小灯泡在额定电压下工作时，电阻箱接入电路的阻值为R，则计算小灯泡额定功率的表达式为2.5V×$\frac{2V}{R}$．（电源电压恒定不变）
（5）传统的普通100W以上的白炽灯泡（如图丁）已于2012年10月1日起年底停止销售．你觉得普通白炽灯被淘汰的原因主要是C（填编号）；
A．生产技术不成熟    B．价格高      C．发光效率低

（6）小冬同学在家找到两个外观一样额定电压均为220V的普通白炽灯，其铭牌已经看不出额定功率，但小冬根据灯丝形状（如图戊），没有通电便判断出来了．你觉得两灯中，额定功率大是的甲灯，将两灯串联起来，接在220V电路中，乙灯更亮一些（均选填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 （1）当滑动变阻器连入电路中的电阻为其最大阻值10Ω时，要分去多余的电压而使灯的电压为额定电压2.5V，否则灯不能正常发光，所以对电源电压的最大值有一定的限制．
（2）根据灯的额定电压确定电压表的量程，将电压表并联在灯的两端；根据灯正常时的电流大小确定电流表的量量程，将电流表与灯串联，变阻器接线柱按一下一上的原则串联接入电路中；
（3）根据图丙电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率
（4）①闭合开关，灯泡不发光，可能是灯短路或断路；电压表有示数为电源电压，排除了灯短路的情况，说明电压表与电源两端是连通的，电压表并联电路之外不存在断路；综合分析知电路故障原因是：小灯泡断路；
②根据串联电路电压的特点，求出灯正常发光时电阻箱的电压，由欧姆定律求出通过其的大小，根据串联电路电流的特点，可求灯的额定功率；
（5）白炽灯是因为灯丝发热而发光，损失的能量较多，其发光效率较低；
（6）根据决定电阻大小的因素判断灯丝电阻的大小，额定电压相同，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断额定功率的大小关系；
串联电流相同，根据P=I²R判断实际功率的大小关系．

解答 解：（1）灯正常发光时的电流大小约为I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，当变阻器连入电路中的电阻最大时，此时变阻器的电压U_滑=IR_滑=0.3125A×10Ω=3.125V，所以电源电压值不能超过U=2.5V+3.125V=5.625V，所以只能选用4.5V的电源；
答案选A．
（2）灯的额定电压2.5V，所以电压表选用小量程，根据（1）中灯正常工作时的电流大小，电流表选用小量程，结合上面的分析，实物图连接如下：

（3）由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.28A，所以灯的额定功率
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（4）①经分析，故障的原因可能是灯泡断路；
②当小灯泡在额定电压下工作时，电阻箱接入电路的阻值为R，则此时电阻箱的电压U_箱=4.5-2.5V=2V，通过电阻箱的电流为I=$\frac{2V}{R}$，根据串联电路电流的特点，通过灯的电流大小为$\frac{2V}{R}$，则计算小灯泡额定功率
P_额=U_额I=2.5V×$\frac{2V}{R}$；
（5）普通白炽灯比日光灯的发光效率低，所以逐渐被淘汰，选C；
（6）甲灯丝粗而短，乙灯丝细而长，所以，甲的电阻小于乙的电阻，R_甲＜R_乙，两灯泡的额定电压相同，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，甲的额定功率大于乙的额定功率，P_甲＞P_乙；
两灯串联时，通过的电流相等，根据P=I²R，甲的实际功率小于乙的实际功率，所以乙灯更亮一些．
故答案为：（1）A；
（2）如上图所示；
（3）0.28；0.7；
（4）①断路；②2.5V×$\frac{2V}{R}$；
（5）C；
（6）甲；乙．

点评 本题测定小灯泡的额定功率，考查器材的选择、电路的连接、额定功率的计算、故障的分析、能量的转化效率、影响电阻大小的因素、实际功率大小的计算及设计实验方案的能力，涉及知识点多，综合性强，有一定难度．