Question

小东计划用电源电压为6V的学生电源，测量某小灯泡的额定电功率。他观察到小灯泡标注的额定电压为2.5V，咨询老师得知小灯泡电阻约为10Ω。他找来了A、B两个不同规格的滑动变阻器，铭牌分别标有“10Ω　1A” 和 “50Ω　2A”字样：

(1)本实验中小东应该选择______（选填“A”或“B”）滑动变阻器；

(2)他连接了图甲所示的实验电路，其中滑动变阻器还没有接入电路。若实现滑动变阻器滑片向左滑动时，小灯泡发光变亮，他应该接滑动变阻器的_______（选填“a”或“b”）端；

(3)实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是1.0V。关于电压测量范围的选择有如下四种方案，则应该选用_________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)小灯泡发光后，在接下来的实验过程中，小东观察到当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示。则小灯泡的额定功率为________W；

(5)请你帮助小东设计出本实验的数据记录表格；

（______）

(6)小东发现自家电动自行车上的照明灯是由很多个额定电压为3V的小LED灯组成的，而其中一个LED灯的亮度与实验所用小灯泡基本相同。受以上实验启发，他想测量一个LED灯的额定功率。在老师的帮助下，小东将电动自行车上的一个LED灯取下，并将所测电流与电压数据整理并绘制了如图丙所示的I-U图像。请你根据图像所示，尝试通过计算与比较，说明通常LED灯比白炽灯耗电少的可能原因：____。

Answer

B a 丁 0.65

U/V

I/A

P/W

见解析。

【解析】

(1)[1]当选择“10Ω 1A”的滑动变阻器，已知灯泡电阻约10Ω，根据串联电路的分压原理，当滑动变阻器的阻值调到最大，灯泡两端电压约为3V，超过额定电压，故选滑动变阻器B。

(2)[2]连接滑动变阻器后，滑片靠近已连接的下接线柱，阻值变小。若实现滑动变阻器滑片向左滑动时，小灯泡发光变亮，即阻值变小，故接滑动变阻器的a端。

(3)[3]测量小灯泡的额定电功率，需要进行多次测量，灯泡两端电压在额定电压的0.8倍~1.2倍间，故选丁。

(4)[4] 电流表读数为0.26A，此时小灯泡电压为额定电压2.5V，所以灯泡的额定功率为

(5)[5] 需要测量的值有灯泡两端电压、通过灯泡的电流和计算出来的电功率，并且需要进行多次测量，故表格如图：

U/V

I/A

P/W

(6)[6] 计算小LED灯在3V时的电功率为0.072W，和亮度基本相同的小灯泡正常发光时的电功率0.65W比较后发现LED的额定功率低很多，所以在相同的工作时间的情况下，LED灯消耗电能更少。