Question

【題目】某學校STS研究小組進行了調光臺燈的設計．如圖為小明同學設計的調光燈電路，如圖所示．所用器材及規格為：兩節新的干電池、一個小電燈（2.5V 1.25W）、一個開關、一個滑動變阻器（10Ω 1A）．
（1）連接電路時，開關要 ， 滑動變阻器的滑片要放在最端．（“左”或“右”）
（2）正確操作后，小明無論如何移動滑片P，燈泡始終不亮，于是，他將電壓表分別接在電源兩端，示數為3V，燈兩端，示數為0，滑動變阻器兩端，示數為3V，如果故障只有一個，這個故障一定是滑動變阻器斷路，你認為小明的判斷正確嗎？為什么？。
（3）排除故障后，小燈泡能持續改變燈泡的亮度，當小燈泡正常發光時，電路中的電流為A，小明查了一下這個小燈泡的規格，得知這個燈泡在正常工作時將電能轉化為光能的效率為10%，求小明設計的調光臺燈在L正常工作時的效率為。
（4）小劉覺得小明設計的調光臺燈有明顯不足，他設計了如乙圖所示的電路，你覺得小劉設計的調光臺相比小明的調光臺燈好在哪里？ ．

Answer 1

【答案】
（1）斷開；左
（2）不正確；小燈泡短路或滑動變阻器斷路
（3）0.5；10%
（4）由圖甲知，滑動變阻器與燈串聯，該電路能連續調節燈的亮度，但燈不能熄滅；由圖乙知，滑動變阻器為分壓接法，燈泡與滑動變阻器的左半部分并聯，該電路能連續調節燈的亮度，且燈能熄滅
【解析】解：（1）為了保護電路，連接電路時，開關始終應該處于斷開狀態；閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片放在左端；（2）閉合開關，小明無論如何移動滑片P，燈泡始終不亮，燈泡可能短路也可能電路有斷路現象；在開關閉合狀態下，將電壓表接在電源兩端時，電壓表有示數，說明電源、電壓表是完好的；電壓表接在滑動變阻器兩端時有示數，說明滑動變阻器以外的電路是通路，將電壓表接在燈泡兩端時，電壓表無示數，說明小燈泡短路或滑動變阻器斷路，故小明的判斷不正確；（3）由P=UI可得，正常發光時的電流： IL= = =0.5A，
白熾燈正常工作時電能轉化為光能的效率是光能占總能的百分比，電能轉化為光能的效率：η=10%；（4）由圖甲知，滑動變阻器與燈串聯，該電路能連續調節燈的亮度，但燈不能熄滅；
由圖乙知，滑動變阻器為分壓接法，燈泡與滑動變阻器的左半部分并聯，該電路能連續調節燈的亮度，且燈能熄滅．
所以答案是：（1）斷開；左；（2）不正確；小燈泡短路或滑動變阻器斷路；（3）0.5；10%；（4）由圖甲知，滑動變阻器與燈串聯，該電路能連續調節燈的亮度，但燈不能熄滅；由圖乙知，滑動變阻器為分壓接法，燈泡與滑動變阻器的左半部分并聯，該電路能連續調節燈的亮度，且燈能熄滅．