Question

13．实验室购买了一批规格为“2.5V  0.8W”的小灯泡，小明同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验，小明同学设计了如图甲所示的电路图．实验中各元件完好，电源电压保持不变．

（1）请根据小明设计的电路图把图乙实物图连接完整．
（2）小明同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是C（选填字母序号）．
A．检查电路是否断路
B．更换小灯泡
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）小明移动滑动变阻器得到了一组电压和电流的数据，填入他自己设计的表格

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	平均电功率P/W
1	2	0.34
2	2.5	0.4
3	3	0.44

①请指出这个表格设计不合理的地方设计了平均电功率一栏．
②分析这组数据，小明认为该小灯泡不合格，他判断的理由是电压为2.5V时的实际功率为1W大于额定功率0.8W．
③假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度小于（选填“大于”或“小于”）合格产品小灯泡钨丝的长度．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，使滑动变阻器接入电路的电阻最大说明此时电阻丝完全接入电路；
（2）电路电阻太大，电路电流很小，灯泡实际功率很小时，灯泡不发光，可以移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，看灯泡是否发光．
（3）①灯泡在不同电压下，电流不同，实际功率不同，求功率的平均值无意义；
②根据小灯泡的额定电压和电流，根据公式P=UI计算出其额定功率，与所标的额定功率比较得出结论；
③根据电阻的影响因素进行判断，在其他条件相同时，导体越长，电阻越大．

解答 解：
（1）将滑动变阻器一上一下串联在电路中，电流表与灯泡串联，灯泡的额定电流大约为I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.8W}{2.5V}$=0.32A，所以电流表应选择0～0.6A的量程，如图所示：

（2）闭合开关后，电流表、电压表均有示数，灯泡不亮可能是由于电路电阻太大，电路电流太小，灯泡实际功率太小造成的，可以移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，故C正确．
（3）①因为灯泡在不同电压下的功率不同，因此计算功率的平均值是没有意义的，故表格设计不合理；
②所以测得的额定功率为：P=UI=2.5V×0.4A=1W，而小灯泡上标的额定功率为0.8W，所以此小灯泡不合格；
③根据公式P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电压一定，电功率变大，电阻越小，而在粗细和材料相同的情况下，导体越短电阻越小，因此这个小灯泡内钨丝的长度小于合格产品钨丝的长度；
④由Q=W=Pt可知，相同时间内，这种灯泡产生的热量较多，因此长时间使用这只小灯泡，容易烧断灯丝．
故答案为：（1）见上图；（2）C；（3）①设计了平均电功率一栏；②电压为2.5V时的实际功率为1W大于额定功率0.8W；③小于．

点评 此题是测量小灯泡的功率实验，考查了滑动变阻器的连接及使用、表格设计是否合理以及数据分析和电功率计算公式的应用，其中还涉及到了电阻与导体长度的关系及电功公式的变形应用，有一定的难度．