Question

6．小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L₁和L₂设计了如图所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关．

（1）小灯泡发光时，将电能转化为内能和光能．
（2）探究L₁的亮度时，只闭合S、S₁，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是灯泡处断路．
排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一．

	电压/V	电流/A	亮暗情况
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	较亮
3	2.5	0.28	亮

（3）探究L₂的亮度时，只闭合S、S₂，进行实验，收集的数据及现象如表二．
表二：

	电压/V	电流/A	亮暗情况
4	1	0.28	很暗
5	2.5	0.38	暗
6	6	0.72	很亮

（4）分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度是由实际功率决定的，不同规格的小灯泡发光亮度还应与电能转化为光能的转化效率有关．
（5）完成探究后，小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱（）各1个、2个开关及若干条导线，对额定电流为0.1A的小灯泡的额定功率进行了测定（考虑温度对灯泡电阻的影响）．请在虚线框内画出他设计的电路图．

Answer 1

分析 （1）小灯泡发光时将电能转化为内能与光能．
（2）常见的电路故障有：断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（4）同一灯泡的亮度与灯泡的实际功率有关，不同灯泡的亮度与灯泡把电能转化为光能的效率有关．
（5）测灯泡额定功率需要测出灯泡的额定电流与额定电压，现在只有电流表而没有电压表，可以把灯泡与电阻箱并联，测出灯泡正常发光时通过电阻箱的电流，读出电阻箱的阻值，由欧姆定律及并联电路特点求出灯泡正常发光时的电压，然后由电功率公式求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）小灯泡发光时，消耗了电能，得到了光能和内能，故将电能转化为内能和光能．
（2）由电路图可知，只闭合S、S₁，灯L₁和滑动变阻器串联连接，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端电压；
电流表无示数，说明电路存在断路，电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，即电压表并联电路之外电路不存在断路，故灯泡处断路；
（4）由表中实验数据可知：同一规格的小灯泡发光亮度与实际功率有关，不同规格的小灯泡发光亮度还应与电能转化为光能的转化效率有关．
（5）使灯泡与变阻箱并联，滑动变阻器串联在干路中，电流表串联在干路中，灯泡和电阻箱支路中各有一个开关控制，如下图所示：

故答案为：（1）内；（2）灯泡处断路；（4）实际功率；电能转化为光能；（5）见上图．

点评 本题考查了能量的转化、电路故障分析、实验数据的分析和观察能力，以及实际功率和电能转化为光能的转化率决定灯泡的亮度的了解．（5）问是该题的难点，考查了测定小灯泡电功率实验，创造性的设计测定小灯泡的测量实验，实验设计有一定难度，需要对实验过程深入理解和熟练掌握．