Question

13．實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V  0.8W”的小燈泡，小明同學(xué)在利用其中一只小燈泡做測量電功率的實驗，小明同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路圖．實驗中各元件完好，電源電壓保持不變．

（1）請根據(jù)小明設(shè)計的電路圖把圖乙實物圖連接完整．
（2）小明同學(xué)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，接下來他首先應(yīng)進(jìn)行的操作是C（選填字母序號）．
A．檢查電路是否斷路
B．更換小燈泡
C．移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（3）小明移動滑動變阻器得到了一組電壓和電流的數(shù)據(jù)，填入他自己設(shè)計的表格

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均電功率P/W
1	2	0.34
2	2.5	0.4
3	3	0.44

①請指出這個表格設(shè)計不合理的地方設(shè)計了平均電功率一欄．
②分析這組數(shù)據(jù)，小明認(rèn)為該小燈泡不合格，他判斷的理由是電壓為2.5V時的實際功率為1W大于額定功率0.8W．
③假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細(xì)是一定的，則這個小燈泡內(nèi)鎢絲的長度小于（選填“大于”或“小于”）合格產(chǎn)品小燈泡鎢絲的長度．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，使滑動變阻器接入電路的電阻最大說明此時電阻絲完全接入電路；
（2）電路電阻太大，電路電流很小，燈泡實際功率很小時，燈泡不發(fā)光，可以移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，看燈泡是否發(fā)光．
（3）①燈泡在不同電壓下，電流不同，實際功率不同，求功率的平均值無意義；
②根據(jù)小燈泡的額定電壓和電流，根據(jù)公式P=UI計算出其額定功率，與所標(biāo)的額定功率比較得出結(jié)論；
③根據(jù)電阻的影響因素進(jìn)行判斷，在其他條件相同時，導(dǎo)體越長，電阻越大．

解答 解：
（1）將滑動變阻器一上一下串聯(lián)在電路中，電流表與燈泡串聯(lián)，燈泡的額定電流大約為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.8W}{2.5V}$=0.32A，所以電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)后，電流表、電壓表均有示數(shù)，燈泡不亮可能是由于電路電阻太大，電路電流太小，燈泡實際功率太小造成的，可以移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，故C正確．
（3）①因為燈泡在不同電壓下的功率不同，因此計算功率的平均值是沒有意義的，故表格設(shè)計不合理；
②所以測得的額定功率為：P=UI=2.5V×0.4A=1W，而小燈泡上標(biāo)的額定功率為0.8W，所以此小燈泡不合格；
③根據(jù)公式P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓一定，電功率變大，電阻越小，而在粗細(xì)和材料相同的情況下，導(dǎo)體越短電阻越小，因此這個小燈泡內(nèi)鎢絲的長度小于合格產(chǎn)品鎢絲的長度；
④由Q=W=Pt可知，相同時間內(nèi)，這種燈泡產(chǎn)生的熱量較多，因此長時間使用這只小燈泡，容易燒斷燈絲．
故答案為：（1）見上圖；（2）C；（3）①設(shè)計了平均電功率一欄；②電壓為2.5V時的實際功率為1W大于額定功率0.8W；③小于．

點評 此題是測量小燈泡的功率實驗，考查了滑動變阻器的連接及使用、表格設(shè)計是否合理以及數(shù)據(jù)分析和電功率計算公式的應(yīng)用，其中還涉及到了電阻與導(dǎo)體長度的關(guān)系及電功公式的變形應(yīng)用，有一定的難度．