Question

2．某學(xué)校STS研究小組進(jìn)行了調(diào)光臺(tái)燈的設(shè)計(jì)．如圖為小明同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)光燈電路，如圖所示．所用器材及規(guī)格為：兩節(jié)新的干電池、一個(gè)小電燈（2.5V 1.25W）、一個(gè)開關(guān)、一個(gè)滑動(dòng)變阻器（10Ω 1A）．

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片要放在最左端．（“左”或“右”）
（2）正確操作后，小明無論如何移動(dòng)滑片P，燈泡始終不亮，于是，他將電壓表分別接在電源兩端，示數(shù)為3V，燈兩端，示數(shù)為0，滑動(dòng)變阻器兩端，示數(shù)為3V，如果故障只有一個(gè)，這個(gè)故障一定是滑動(dòng)變阻器斷路，你認(rèn)為小明的判斷正確嗎？不正確為什么？小燈泡短路或滑動(dòng)變阻器斷路
（3）排除故障后，小燈泡能持續(xù)改變燈泡的亮度，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流為0.5A，小明查了一下這個(gè)小燈泡的規(guī)格，得知這個(gè)燈泡在正常工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率為10%，求小明設(shè)計(jì)的調(diào)光臺(tái)燈在L正常工作時(shí)的效率為10%
（4）小劉覺得小明設(shè)計(jì)的調(diào)光臺(tái)燈有明顯不足，他設(shè)計(jì)了如乙圖所示的電路，你覺得小劉設(shè)計(jì)的調(diào)光臺(tái)相比小明的調(diào)光臺(tái)燈好在哪里？由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈串聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，但燈不能熄滅；由圖乙知，滑動(dòng)變阻器為分壓接法，燈泡與滑動(dòng)變阻器的左半部分并聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，且燈能熄滅．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，為了保護(hù)電路，開關(guān)始終應(yīng)該處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處；
（2）如果電壓有示數(shù)，說明與電壓表串聯(lián)的元件是完好的；如果無示數(shù)，說明與電壓表串聯(lián)的元件有斷路，或與電壓表并聯(lián)的元件短路或電路中無電源，據(jù)此判斷故障所在；
（3）燈泡正常工作時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時(shí)通過燈絲的電流；白熾燈正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能的效率是光能占總能的百分比；
（4）分析甲與乙的電路結(jié)構(gòu)，對(duì)電路作出判斷．

解答 解：（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)始終應(yīng)該處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片放在左端；
（2）閉合開關(guān)，小明無論如何移動(dòng)滑片P，燈泡始終不亮，燈泡可能短路也可能電路有斷路現(xiàn)象；在開關(guān)閉合狀態(tài)下，將電壓表接在電源兩端時(shí)，電壓表有示數(shù)，說明電源、電壓表是完好的；電壓表接在滑動(dòng)變阻器兩端時(shí)有示數(shù)，說明滑動(dòng)變阻器以外的電路是通路，將電壓表接在燈泡兩端時(shí)，電壓表無示數(shù)，說明小燈泡短路或滑動(dòng)變阻器斷路，故小明的判斷不正確；
（3）由P=UI可得，正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
白熾燈正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能的效率是光能占總能的百分比，電能轉(zhuǎn)化為光能的效率：η=10%；
（4）由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈串聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，但燈不能熄滅；
由圖乙知，滑動(dòng)變阻器為分壓接法，燈泡與滑動(dòng)變阻器的左半部分并聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，且燈能熄滅．
故答案為：（1）斷開；左；（2）不正確；小燈泡短路或滑動(dòng)變阻器斷路；（3）0.5；10%；（4）由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈串聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，但燈不能熄滅；由圖乙知，滑動(dòng)變阻器為分壓接法，燈泡與滑動(dòng)變阻器的左半部分并聯(lián)，該電路能連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度，且燈能熄滅．

點(diǎn)評(píng) 分析清楚電路結(jié)構(gòu)、熟練應(yīng)用功率公式是正確解題的關(guān)鍵，常見題目．