Question

16．小明學(xué)習(xí)了電功率后，用額定電壓分別為2.5V、6V的燈泡L₁和L₂設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路圖，來探究燈泡的發(fā)光亮度與哪些因素有關(guān)．
（1）小燈泡發(fā)光時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能．
（2）探究L₁的亮度時(shí)，只閉合S、S₁，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則電路故障可能是：燈泡處斷路．
排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，收集的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表一．
                                 表一

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	較亮
3	2.5	0.28	亮

表二

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
4	1	0.28	很暗
5	2.5	0.38	暗
6	6	0.72	很亮

（3）探究L₂的亮度時(shí)，只閉合S、S₂，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表二．
（4）分析兩表可知，同一規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率有關(guān)，不同規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度還應(yīng)與電能轉(zhuǎn)化為光能的轉(zhuǎn)化效率有關(guān)．
（5）完成探究后，小明用電源、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱（）各1個(gè)、2個(gè)開關(guān)及若干條導(dǎo)線，對額定電流為0.1A的小燈泡的額定功率進(jìn)行了測定．根據(jù)他設(shè)計(jì)的電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟及測定額定功率的表達(dá)式．
實(shí)驗(yàn)步驟：
 ①根據(jù)如圖2所示的電路圖連接實(shí)物電路；
②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1A
③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R
表達(dá)式：P_額=（0.1A）²R．

Answer 1

分析 （1）小燈泡發(fā)光時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能與光能．
（2）常見的電路故障有：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（4）同一燈泡的亮度與燈泡的實(shí)際功率有關(guān)，不同燈泡的亮度與燈泡把電能轉(zhuǎn)化為光能的效率有關(guān)．
（5）測燈泡額定功率需要測出燈泡的額定電流與額定電壓，現(xiàn)在只有電流表而沒有電壓表，可以把燈泡與電阻箱并聯(lián)，測出燈泡正常發(fā)光時(shí)通過電阻箱的電流，讀出電阻箱的阻值，由歐姆定律及并聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓，然后由電功率公式求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）小燈泡發(fā)光時(shí)，消耗了電能，得到了光能和內(nèi)能，故將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能．
（2）由電路圖可知，只閉合S、S₁，燈L₁和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)連接，電流表測量電路中的電流，電壓表測量燈泡兩端電壓；
電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，即電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，故燈泡處斷路；
（4）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：同一規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率有關(guān)，不同規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度還應(yīng)與電能轉(zhuǎn)化為光能的轉(zhuǎn)化效率有關(guān)．
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：
①根據(jù)如圖2所示的電路圖連接實(shí)物電路；
②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；
③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1 A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
由實(shí)驗(yàn)步驟可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R，
則燈泡的額定功率表達(dá)式P_額=I_額²R=（0.1A）²R．
故答案為：（1）內(nèi)；（2）燈泡處斷路；（4）實(shí)際功率；電能轉(zhuǎn)化為光能；（5）②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1 A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R；（0.1A）²R．

點(diǎn)評 本題考查了能量的轉(zhuǎn)化、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問題，拓展部分是本題的難點(diǎn)，應(yīng)用等效法測出燈泡電阻然后應(yīng)用電功率公式即可求出燈泡額定功率，知道實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵．