Question

4．在比較燈泡亮度的實驗中，小華將白熾燈A和白熾燈B接入如圖所示的電路中，閉合開關適當移動滑片后，觀察到燈A比燈B暗，V₁的示數(shù)小于V₂的示數(shù)，則兩燈的電阻R_A＜R_B，請幫小華用電功知識解釋燈B比燈A亮的原因電流和通電時間相等時，B燈的電壓更大，電流做功多．若將發(fā)光效率更高的LED燈C替換A接入電路，移動滑片至另一位置時，發(fā)現(xiàn)兩燈亮度相等，且V₂的示數(shù)為V₁示數(shù)的5倍，已知B的發(fā)光效率為10%，則C的發(fā)光效率為50%，此時C燈比B燈節(jié)能80%．

Answer 1

分析 根據(jù)電路圖可知，兩燈泡串聯(lián)，電壓表V₁測量A燈泡兩端電壓，電壓表V₂測量B燈泡兩端電壓；
根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點比較兩燈泡電阻的大小；
根據(jù)W=UIt分析兩燈泡亮度不同的原因；
根據(jù)W=UIt可知相同時間內(nèi)它們消耗電能的多少，兩燈亮度相同，說明電能轉(zhuǎn)化為的光能相同，光能與電能的比值等于燈泡的發(fā)光效率．

解答 解：根據(jù)電路圖可知，兩燈泡串聯(lián)，并且V₁的示數(shù)小于V₂的示數(shù)；根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，電阻越大，分得的電壓越多，因此R_A＜R_B；
已知燈泡A兩端電壓小于B兩端電壓，而串聯(lián)電路電流相等，由W=UIt可知，電流和通電時間相等時，B燈的電壓更大，電流做功多，因此B燈更亮；
將發(fā)光效率更高的LED燈C替換A接入電路，移動滑片至另一位置時，發(fā)現(xiàn)兩燈亮度相等，說明電能轉(zhuǎn)化為的光能相等；
因為V₂的示數(shù)為V₁示數(shù)的5倍，由W=UIt可知，B消耗的電能為C消耗電能的5倍，又因為B的發(fā)光效率為10%，則C的發(fā)光效率為B發(fā)光效率的5倍，即50%；
B的發(fā)光效率為10%，C的發(fā)光效率為50%，由于兩燈亮度相同，所以B散失掉電能的效率為90%，C為50%，而B發(fā)光10%的能量與C發(fā)光50%的能量相同，因此此時C燈比B燈節(jié)能為90%-10%=80%．
故答案為：＜；電流和通電時間相等時，B燈的電壓更大，電流做功多；50；80．

點評 本題考查串聯(lián)電路電壓的特點、電功公式的應用以及能量利用效率的應用，在做題時一定要善于抓住題目提供的信息，從信息入手逐步去分析并解決問題．