Question

小华在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。

（1）请将图的实验电路连接完整。后画出对应分电路图__________。

（2）小华连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端。在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程。则他进行了怎样的实验操作？观察到什么实验现象？

实验操作：____________________。实验现象：__________________________。

（3）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于电压测量点的选择有如下三种方案。应该选用_______方案。

甲：1.0V 2.0V 3.0V  乙：1.0V 2.5V 4.0V  丙：0.5V 1.0V 1.5V  丁： 2.0V 2.5V 3.0V

（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器。请分析说明用定值电阻代替滑动变阻器做实验的两点不足。①、_____________________；②、________________。

(5)小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图所示的图象．根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是________瓦．该图象不是直线，主要原因是_______________．

(6) 小力受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率．在老师的帮助下通过实验得到该LED的电流电压图象如图丙所示，查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图象可得该LED的额定功率为________W．小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED比小灯泡亮，请对此现象作出解释_____________________________．

Answer

迅速试触开关，观察电流表指针的偏转 电流表偏转角度非常小 丁 在实验中，小灯泡的电阻随温度发生变化，用定值电阻控制电压非常困难。 更换定值电阻需要改变电路的连接，使操作过程复杂。

定值电阻的阻值不能连续变化，现象不明显。 0.5 灯丝的电阻随温度的升高而增大 0.072 LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多．

【解析】解答：(1)灯泡两端所允许加的最大电压是：2.5V×1.2=3V，因此电压表可选择0∼3V量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，变阻器按一上一下接入电路中，如上所示：(2)小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程，说明电路中的电流比较小，他是采用试触法进行判断的，即：迅速试触开关时，并观察电流表指针的偏转角度，实验现象是：发现电流表指针偏转角度太小；(3)要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，可以再稍增大灯两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、大于额定电压几个电压值，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额电功率；甲方案没有在额定电压下；乙方案4V会烧坏灯；甲丙两方案均不可取，综合分析可知，应选用丁方案；(4)小刚的做法存在以下不足：①操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；②定值电阻的阻值不能连续变化，现象不明显。 (5)由图丁可知，当灯的电压为2.5V额定电压下，通过灯的电流为0.2A，小灯泡的额定功率：P1=UI=2.5V×0.2A=0.5W；因灯的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，根据欧姆定律可知，通过灯的电流与电压不成正比，故该图象不是直线；

(6)由图丙可知，当LED的电压为3V时，通过的电流为24mA=0.024A，该LED的额定功率为：P2=U2I2=3V×0.024A=0.072W；LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，即 LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多。