Question

調(diào)光臺燈上有一個相當(dāng)于滑動變阻器的旋紐，調(diào)節(jié)旋紐可控制臺燈的明暗．為了研究臺燈亮度與臺燈實(shí)際功率之間的關(guān)系，小麗同學(xué)連接了如圖所示的電路，她將標(biāo)“3V，1W”的小燈泡接在電源電壓恒為4.5伏的電路中進(jìn)行實(shí)驗研究．
（1）當(dāng)電壓表的讀數(shù)為

 

伏時，小燈泡恰好正常發(fā)光，此時電路中的電流為

 

安．
（2）小麗同學(xué)在實(shí)驗中獲得了如下表所示的數(shù)據(jù)，請通過計算說明，隨著臺燈實(shí)際功率的增大，臺燈亮度如何變化？

實(shí)驗次數(shù)	1	2	3	4
電壓表的示數(shù)（V）	0.90	1.14	1.60	1.96
電流表的示數(shù)（A）	0.40	0.38	0.32	0.28
小燈泡的亮度	逐漸變暗

（3）為了便于研究臺燈亮度與臺燈實(shí)際功率之間的關(guān)系，請你對小麗同學(xué)的電路連接進(jìn)行改進(jìn)．（用文字表達(dá)即可）

Answer 1

分析：（1）由圖可見小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，測量的是滑動變阻器兩端的電壓；當(dāng)小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓時，小燈泡正常發(fā)光，電路中的電流等于小燈泡的額定電流．
（2）小燈泡的實(shí)際功率等于實(shí)際電壓和電流的乘積，即P=UI，注意表中記錄的電壓表示數(shù)是滑動變阻其兩端的電壓，不是小燈泡兩端的電壓．根據(jù)計算出的功率大小，分析功率大小和亮度的關(guān)系．
（3）小麗的電路將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，在進(jìn)行讀數(shù)和計算時很不方便．

解答：解：（1）如圖，“3V，1W”的小燈泡接在電源電壓恒為4.5伏的電路中，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，小燈泡正常發(fā)光時燈泡兩端的為3V，則電壓表示數(shù)為4.5V-3V=1.5V，電路中的電流等于小燈泡的額定電流，即I=

P

U

=

1w

3V

=0.33A．
故答案為：1.5、0.33．
（2）臺燈兩端的電壓等于電源電壓和電壓表示數(shù)之差，二者電流相等，根據(jù)P=UI得出小燈泡兩端的實(shí)際功率如下：
第1次實(shí)驗中，P=UI=（4.5V-0.9V）×0.4A=1.44W；
第2次實(shí)驗中，P=UI=（4.5V-1.14V）×0.38A=1.28W；
第3次實(shí)驗中，P=UI=（4.5V-1.6V）×0.32A=0.928W；
第4次實(shí)驗中，P=UI=（4.5V-1.96V）×0.28A=0.71W；
由此可見，從第1次實(shí)驗到第4次實(shí)驗，小燈泡的實(shí)際功率逐漸變小，小燈泡逐漸變暗；反之，從第4次實(shí)驗到第1次實(shí)驗，小燈泡的實(shí)際功率逐漸變大，小燈泡逐漸變亮．
答：隨著臺燈實(shí)際功率的增大，臺燈亮度逐漸變大．
（3）為了便于研究臺燈亮度與臺燈實(shí)際功率之間的關(guān)系，電壓表必須與臺燈并聯(lián)，這樣就可以方便觀察亮度與燈泡兩端電壓的關(guān)系．
答：對小麗同學(xué)的電路連接進(jìn)行改進(jìn)的方法是：把電壓表并到燈泡上，注意接線時的正負(fù)極．

點(diǎn)評：本題研究用電器亮度與電功率大小的關(guān)系，綜合性很強(qiáng)，是最復(fù)雜的一個電學(xué)實(shí)驗，考查學(xué)生的電路連接、數(shù)據(jù)分析處理、歸納總結(jié)的能力．