調(diào)光臺(tái)燈上有一個(gè)相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器的旋紐,調(diào)節(jié)旋紐可控制臺(tái)燈的明暗.為了研究臺(tái)燈亮度與臺(tái)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(yàn)研究.
(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為________伏時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,此時(shí)電路中的電流為________安.
(2)小麗同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得了如下表所示的數(shù)據(jù),請通過計(jì)算說明,隨著臺(tái)燈實(shí)際功率的增大,臺(tái)燈亮度如何變化?
實(shí)驗(yàn)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 |
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(dòng)變阻器兩端的電壓,小燈泡正常發(fā)光時(shí)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===0.33A.
故答案為:1.5、0.33.
(2)臺(tái)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(yàn)中,P=UI=(4.5V-0.9V)×0.4A=1.44W;
第2次實(shí)驗(yàn)中,P=UI=(4.5V-1.14V)×0.38A=1.28W;
第3次實(shí)驗(yàn)中,P=UI=(4.5V-1.6V)×0.32A=0.928W;
第4次實(shí)驗(yàn)中,P=UI=(4.5V-1.96V)×0.28A=0.71W;
由此可見,從第1次實(shí)驗(yàn)到第4次實(shí)驗(yàn),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(yàn)到第1次實(shí)驗(yàn),小燈泡的實(shí)際功率逐漸變大,小燈泡逐漸變亮.
答:隨著臺(tái)燈實(shí)際功率的增大,臺(tái)燈亮度逐漸變大.
(3)為了便于研究臺(tái)燈亮度與臺(tái)燈實(shí)際功率之間的關(guān)系,電壓表必須與臺(tái)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(shí)的正負(fù)極.
(1)由圖可見小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電流表測電路中的電流,電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),測量的是滑動(dòng)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(shí),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(dòng)變阻其兩端的電壓,不是小燈泡兩端的電壓.根據(jù)計(jì)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(dòng)變阻器并聯(lián),電壓表測量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,在進(jìn)行讀數(shù)和計(jì)算時(shí)很不方便.
點(diǎn)評(píng):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(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn),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.