Question

13．在測(cè)量額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：兩節(jié)新干電池，滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)各一只，7根完好的導(dǎo)線．
（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI．
（2）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替剩余的兩根導(dǎo)線，將實(shí)物圖連接完整．
（3）將電路正確連接后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表均無(wú)示數(shù)．若電壓表、電流表均無(wú)損壞，導(dǎo)線連接處均接觸良好，則電路故障是斷路（選填“短路”或“斷路”）．為進(jìn)一步檢測(cè)故障發(fā)生在何處，現(xiàn)再給你一根導(dǎo)線，但導(dǎo)線是否完好需要你進(jìn)行檢測(cè)．
①請(qǐng)利用所提供的器材檢測(cè)所給導(dǎo)線是否完好，將設(shè)計(jì)的電路圖畫(huà)再答題卡相應(yīng)位置的虛線框內(nèi)．②若經(jīng)檢測(cè)所給導(dǎo)線是完好的，若電路故障只有一處，請(qǐng)寫(xiě)出檢測(cè)故障在何處的操作方法：將導(dǎo)線分別接在滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)兩端．
（4）排除故障后，小明所在小組將所測(cè)數(shù)據(jù)和小燈泡發(fā)光情況記錄在下表中：

實(shí)驗(yàn)次序	電壓表的示數(shù)U/V	電流表的示數(shù)I/A	小燈泡亮度
1	1.0	0.2	特別暗
2	1.5	0.22	暗
3	2.0	0.26	較亮
4	2.5	0.3	正常發(fā)光
5	3.0	0.32	很亮

請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：
①燈泡的明暗由實(shí)際功率決定．
②請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)紙上作出小燈泡的I-U圖象．
③通過(guò)小燈泡的電流和燈泡兩端的電壓符合（選填“符合”或“不符合”）歐姆定律．
④若該電路的目的是使小燈泡發(fā)光，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)，該電路利用電能的效率為83.3%．

Answer 1

分析 （1）電功率的測(cè)量原理：P=UI；
（2）小燈泡和電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表和小燈泡并聯(lián)；
（3）燈泡不亮說(shuō)明電路某處斷路或燈短路；若電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電壓表被短路或與電源不能相通；電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明是某處斷路或電流表短路．綜合分析進(jìn)行判斷；
①要檢測(cè)一根導(dǎo)線是否完好，可以把電壓表通過(guò)這根導(dǎo)線連接在電源正負(fù)極上，觀察電壓表是否有示數(shù)；
②把導(dǎo)線接在要檢測(cè)部分電路兩端即可；
（4）①白熾燈工作時(shí)，消耗電能轉(zhuǎn)化為光能，比較燈的亮度就是要比較在一定時(shí)間內(nèi)消耗電能的多少，即實(shí)際電功率的大小；
②采用描點(diǎn)法畫(huà)出圖象；
③燈泡電阻隨燈泡溫度變化而變化，因此燈泡電阻不是定值，燈泡電壓與電流不成正比；
④整個(gè)電路的總電壓為3V，燈泡分擔(dān)2.5V，根據(jù)P=UI分析利用效率．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)的測(cè)量原理：P=UI；
（2）小燈泡和電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表和小燈泡并聯(lián)，實(shí)物連接如下圖：

（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表均無(wú)示數(shù)，則說(shuō)明小燈泡短路或滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)處斷路；又因?yàn)殡娏鞅頍o(wú)示數(shù)，所以故障為電路中的滑動(dòng)變阻器或開(kāi)關(guān)處斷路；
①要檢測(cè)一根導(dǎo)線是否完好，可以把電壓表通過(guò)這根導(dǎo)線連接在電源正負(fù)極上，觀察電壓表是否有示數(shù)，如下圖：

②檢測(cè)的方法是：把導(dǎo)線分別接在滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)兩端，觀察電路是否正常，如果正常，則故障為檢測(cè)部分電路；
（4）①電流做功就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電功率表示電流做功的快慢程度，也就是說(shuō)，實(shí)際功率大的電燈，在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能就越多，轉(zhuǎn)換出來(lái)的光能當(dāng)然就越多（越亮）；
②采用描點(diǎn)法畫(huà)出圖象，如下圖：

③因?yàn)闊艚z的電阻與燈絲溫度有關(guān)，燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大，所以通過(guò)小燈泡的電流與小燈泡兩端的電壓不成正比，但是通過(guò)小燈泡的電流和燈泡兩端的電壓仍符合歐姆定律；
④燈泡消耗的功率P_有=U_燈I，
電路消耗總功率P_總=UI，
該電路利用電能的效率：
η=$\frac{{P}_{有}}{{P}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{{U}_{燈}I}{UI}$×100%=$\frac{2.5V}{3V}$×100%≈83.3%．
故答案為：（1）P=UI；（2）如上圖；（3）斷路；①如上圖；②將導(dǎo)線分別接在滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)兩端；（4）①實(shí)際功率；②如上圖；③符合；④83.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖連接、電路故障分析、求燈泡功率、分析影響燈泡亮度的因素、影響燈泡電阻的因素，是實(shí)驗(yàn)的常考內(nèi)容．