Question

小阳观察家里的台灯（40W）、吸顶灯（60W）和壁灯（15W）亮度都不同，由此现象小阳得出一个错误的推论：如果将上述用电器串联起来使用，额定功率大的灯比额定功率小的灯亮．请你利用实验室给定的器材设计一个实验，说明小阳的推论是不正确的．实验器材：符合实验要求的电源、开关、导线和三盏额定电压相同、额定功率不同的小灯泡．
（1）简述实验过程及实验现象：________．
（2）简要说明小阳的结论为什么是不正确的：________．

Answer 1

解：（1）因需将台灯、吸顶灯与壁灯是串联在电路中的，观察到它们的实际亮度，所以设计实验如下：
①将电源和三只小灯泡、开关及导线组成串联电路；
②闭合开关后，观察小灯泡亮度，现象是额定功率小的灯比额定功率大的灯亮；
（2）根据公式R=可知额定电压相同的白炽灯，额定功率大的电阻小，额定功率小的电阻大．
所以，吸顶灯（60W）的阻值最小，和壁灯（15W）的阻值最大，
在串联电路中，通过三只灯泡的电流I相等，根据公式P=I²R和额定功率小的灯比额定功率大的灯电阻大知：
额定功率小的灯串联时它的实际功率大，即灯泡的亮度较亮．
因此，小阳的结论是不正确的．
故答案为：（1）①将电源和三只小灯泡、开关及导线组成串联电路；
②闭合开关后，观察小灯泡亮度，现象是额定功率小的灯比额定功率大的灯亮；
（2）额定功率小的灯串联时它的实际功率大，即比额定功率小的灯泡的亮度较亮．
分析：（1）因判断的亮度取决于灯泡的实际功率，所以要验证小阳的推论，只需将台灯、吸顶灯与壁灯是串联在电路中的，观察到它们的亮度即可，按照这一思路设计实验．
（2）由功率公式P=比较灯泡的电阻大小，根据公式P=I²R比较灯泡串联时的实际功率，然后解释实验现象．
点评：本题考查灯泡亮度判断的实验设计，实际上是对实际功率比较大小的实验设计，记住灯泡的亮度取决于灯的实际功率，额定功率大的灯泡如果实际功率小，发光时也可能较暗．