Question

9．小明觀察發(fā)現(xiàn)家里轎車的前燈有好幾組，且燈絲粗細(xì)不同，發(fā)光的亮度也不同，他猜想車燈的亮度可能與燈絲的粗細(xì)有關(guān)，于是他設(shè)計了模擬電路，并選擇下列器材：電源、滑動變阻器、小燈泡（L₁“2.5V 1.25W”、L₂“2.5V 0.5W”各一只，代替轎車前燈）、電流表、電壓表等進(jìn)行實驗來驗證自己的猜想．
（1）按圖甲連接電路時，應(yīng)先將開關(guān)斷開，并將變阻器的滑片移至最大值處．
（2）閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動變阻器的滑片，燈泡L₁、L₂均不亮，A、V₁無示數(shù)，V₂有示數(shù)，則電路出現(xiàn)的故障是L₂斷路了．
（3）排出故障后，移動變阻器的滑片，分別讀出電流表、電壓表的示數(shù)，觀察共記錄燈泡發(fā)光情況，填入表一，當(dāng)變阻器滑片移至某一位置時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中的電流為0.26A，此時發(fā)現(xiàn)燈L₂發(fā)光異常耀眼，原因是L₂實際功率大于它的額定功率，此時，他應(yīng)該將滑動變阻器的滑片向左移動，減小燈泡兩端電壓．
（4）分析數(shù)據(jù)，可得結(jié)論：兩燈串聯(lián)，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越亮．
（5）然后，小明按圖丙所示設(shè)計連接電路進(jìn)行實驗，記錄的實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表二，根據(jù)表二可得出結(jié)論：兩燈并聯(lián)時，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越暗．
表一：

燈泡L1	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度	燈泡 L2	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	0.6	0.12	不發(fā)光		細(xì)	1.5	0.12	微亮
	粗	0.8	0.16	微亮		細(xì)	2.0	0.16	不很亮
	粗	1.0	0.20	微亮		細(xì)	2.5	0.20	較亮
	粗	1.3		不很亮		細(xì)	3.25		異常耀眼

表二：

燈泡L1	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度	燈泡 L2	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	1.0	0.2	微亮		細(xì)	1.0	0.08	不發(fā)光
	粗	1.5	0.3	不很亮		細(xì)	1.5	0.12	微亮
	粗	2.0	0.4	較亮		細(xì)	2.0	0.16	不很亮
	粗	2.5	0.5	明亮		細(xì)	2.5	0.20	較亮

（6）小明完成實驗后有困惑，通過向爸爸請教，明白了轎車的同側(cè)前燈是可以不同時工作的，在額定電壓相同時，若想要更換更亮的轎車前燈，應(yīng)選擇燈絲較粗（選填“粗”或“細(xì)”）的燈泡．

Answer 1

分析 （1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開，變阻器處于最大值處；
（2）電流表無示數(shù)說明電路可能有斷路，根據(jù)電壓表示數(shù)情況分析判斷故障；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表示數(shù)；燈泡的亮度是由其實際功率決定的由此分析解答；
（4）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算兩燈電阻，由電阻的影響因素分析兩燈燈絲的粗細(xì)，根據(jù)燈泡的亮度情況分析解答；
（5）兩燈并聯(lián)時，根據(jù)表中燈泡亮度情況分析解答；
（6）由串聯(lián)和并聯(lián)電路特點，結(jié)合燈泡亮度與燈絲粗細(xì)關(guān)系分析解答．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，按圖甲連接電路時，應(yīng)先將開關(guān)斷開，并將變阻器的滑片移至最大值左端；
（2）閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動變阻器的滑片，燈泡L₁、L₂均不亮，A無示數(shù)，說明電路可能出現(xiàn)斷路，V₁無示數(shù)，說明V₁到電源間有斷路，V₂有示數(shù)，說明V₂到電源間
是通路，由此可知故障是燈泡L₂斷路了；
（3）由圖乙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，所以電路中電流為0.26A；
由表格數(shù)據(jù)知此時燈泡L₂的實際電壓為3.25V，所以它的實際功率：P₂=U₂I₂=3.25V×0.26A=0.845W，此時其實際功率大于它的額定功率0.5W，所以燈L₂發(fā)光異常耀眼；
由題知，L₂的額定電壓是2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，要減小它的電壓，滑動變阻器的滑片應(yīng)向左滑動以增大其連入電路的阻值，使電壓不高于2.5V；
（4）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得兩燈電阻：R₁=$\frac{{{U}_{額1}}^{2}}{{P}_{額1}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{1.25W}$=5Ω，R₂=$\frac{{{U}_{額2}}^{2}}{{P}_{額2}}$=$\frac{（{2.5V）}^{2}}{0.5W}$=12.5Ω，
導(dǎo)體的電阻的與其材料、長度和橫截面積有關(guān)，所以燈絲材料和長度一定，L₂的燈絲較細(xì)，串聯(lián)時較亮；
（5）由圖丙知，兩燈并聯(lián)，由表二中數(shù)據(jù)可知，L₁較亮，L₂較暗，所以兩燈并聯(lián)時，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越暗；
（6）串聯(lián)電路中各用電器相互影響，并聯(lián)電路中各支路互不影響．由題知，轎車的同側(cè)前燈是可以不同時工作的，即同側(cè)前燈是并聯(lián)的，
由（5）中結(jié)論知，在額定電壓相同時，若想要更換更亮的轎車前燈，應(yīng)選擇燈絲較粗的燈泡．
故答案為：（1）斷開；最大值；（2）L₂斷路了；（3）0.26；L₂實際功率大于它的額定功率；將滑動變阻器的滑片向左移動，減小燈泡兩端電壓；（4）亮；（5）暗；（6）粗．

點評 本題考查電路連接的注意事項、電路故障的分析、電表讀數(shù)、電功率公式的應(yīng)用、電阻的影響因素以及根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析結(jié)論等，考查知識點多，綜合性強．