Question

【題目】小東計劃用電源電壓為6V的學(xué)生電源，測量某小燈泡的額定電功率。他觀察到小燈泡標注的額定電壓為2.5V，咨詢老師得知小燈泡電阻約為10Ω。他找來了A、B兩個不同規(guī)格的滑動變阻器，銘牌分別標有“10Ω　1A” 和 “50Ω　2A”字樣：

(1)本實驗中小東應(yīng)該選擇______（選填“A”或“B”）滑動變阻器；

(2)他連接了圖甲所示的實驗電路，其中滑動變阻器還沒有接入電路。若實現(xiàn)滑動變阻器滑片向左滑動時，小燈泡發(fā)光變亮，他應(yīng)該接滑動變阻器的_______（選填“a”或“b”）端；

(3)實驗中，觀察到小燈泡開始發(fā)光時，電壓表的示數(shù)是1.0V。關(guān)于電壓測量范圍的選擇有如下四種方案，則應(yīng)該選用_________方案；

甲：1.0V、2.0V、3.0V 乙：1.0V、2.5V、4.0V

丙：1.0V、1.2V、1.5V 丁：2.0V、2.5V、3.0V

(4)小燈泡發(fā)光后，在接下來的實驗過程中，小東觀察到當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示。則小燈泡的額定功率為________W；

(5)請你幫助小東設(shè)計出本實驗的數(shù)據(jù)記錄表格；

（______）

(6)小東發(fā)現(xiàn)自家電動自行車上的照明燈是由很多個額定電壓為3V的小LED燈組成的，而其中一個LED燈的亮度與實驗所用小燈泡基本相同。受以上實驗啟發(fā)，他想測量一個LED燈的額定功率。在老師的幫助下，小東將電動自行車上的一個LED燈取下，并將所測電流與電壓數(shù)據(jù)整理并繪制了如圖丙所示的I-U圖像。請你根據(jù)圖像所示，嘗試通過計算與比較，說明通常LED燈比白熾燈耗電少的可能原因：____。

Answer 1

【答案】B a 丁 0.65

U/V
I/A
P/W

見解析。

【解析】

(1)[1]當選擇“10Ω　1A”的滑動變阻器，已知燈泡電阻約10Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，當滑動變阻器的阻值調(diào)到最大，燈泡兩端電壓約為3V，超過額定電壓，故選滑動變阻器B。

(2)[2]連接滑動變阻器后，滑片靠近已連接的下接線柱，阻值變小。若實現(xiàn)滑動變阻器滑片向左滑動時，小燈泡發(fā)光變亮，即阻值變小，故接滑動變阻器的a端。

(3)[3]測量小燈泡的額定電功率，需要進行多次測量，燈泡兩端電壓在額定電壓的0.8倍~1.2倍間，故選丁。

(4)[4] 電流表讀數(shù)為0.26A，此時小燈泡電壓為額定電壓2.5V，所以燈泡的額定功率為

(5)[5] 需要測量的值有燈泡兩端電壓、通過燈泡的電流和計算出來的電功率，并且需要進行多次測量，故表格如圖：

U/V
I/A
P/W

(6)[6] 計算小LED燈在3V時的電功率為0.072W，和亮度基本相同的小燈泡正常發(fā)光時的電功率0.65W比較后發(fā)現(xiàn)LED的額定功率低很多，所以在相同的工作時間的情況下，LED燈消耗電能更少。