题目内容

10．实验室购买了一批规格为“2.5V 0.8W”的小灯泡，小明同学利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验，他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）请你用笔画线代替导线，将图乙所示的实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗，连接导线不能交叉）．
（2）小明调节滑动变阻器的滑片得到了三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
120.34
22.50.4
330.44
Ⅰ请指出这个表格设计不合理的地方表中设计了电功率平均值．
Ⅱ小明操作规范读数正确，根据表中数据，当小灯泡两端电压为2.5V时，求得小灯泡的电功率为1W，故小明认为该小灯泡不合格，他判断的理由是额定电压下小灯泡消耗的功率大于额定功率0.8W．
Ⅲ假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡不合格的原因是钨丝的长度小于（选填“大于”或“小于”）合格产品小灯泡钨丝的长度．
（3）小明还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成电阻，当电阻阻值是2Ω时，电流表示数为1A；要使电流表示数是0.5A，应将2Ω的电阻更换为4Ω的电阻；多次测量后作出的I-R图象是图中的D．

分析 （1）由滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗，确定变阻器接线柱的接法；
（2）Ⅰ小灯泡的电压不同，对应的电功率不同，电功率不是一定值，取平均值没有意义；Ⅱ根据P=UI求功率；Ⅲ根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和影响电阻大小的因素回答；
（3）探究电流与电阻的关系时，应保持电阻的电压不变，根据欧姆定律解答；
灯丝的电阻随温度（电流）的变化而变化，电压与对应的电流不成正比，据此作答．

解答 解：（1）滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗，说明变阻器连入电路中的电阻，故应将变阻器滑片以左电阻连入电路增大，如图所示；
（2）小灯泡的电压不同，对应的电功率不同，电功率不是一定值，取平均值没有意义，所以，这个表格设计不合理的地方是表中设计了平均电功率；
Ⅱ由表中数据知，当电压为2.5V时，对应的电流为0.4A，
灯的功率P=UI=2.5V×0.4A=1W＞0.8W，额定电压下小灯泡消耗的功率大，小明认为该小灯泡不合格，他判断的理由是额定电压下小灯泡消耗的功率大于额定功率0.8W；
根据据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，在额定电压不变的情况 下，电功率变大，是因为灯丝的电阻变小导致的，又根据影响电阻大小的因素，在钨丝的粗细是一定的情况下，灯丝的电阻变小是因为钨丝的长度变小所致，故这个小灯泡不合格的原因是钨丝的长度 小于合格产品小灯泡钨丝的长度；
（3）当电阻阻值是2Ω时，电流表示数为1A，根据欧姆定律，易知此时电阻的电压为2V，因探究电流与电阻的关系时，应保持电阻的电压不变，所以，要使电流表示数是0.5A，应将2Ω的电阻更换为阻值R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω的电阻；
因灯丝的电阻随温度（电流）的变化而变化，不是一个定值，即电压与对应的电流不成正比，所以电阻随电流的变化应为一曲线，在上面的四个选项，只有D正确，
故答案为：（1）如上图所示；
（2）表中设计了平均电功率；
Ⅱ额定电压下小灯泡消耗的功率大于额定功率0.8W；
Ⅲ小于；
（3）4；D；

点评 本题运用所学知识解决实际问题，考查电路的连接、对电功率的理解、影响电阻大小的因素等知识，并体现了数学知识在物理中的应用．

练习册系列答案
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接触面毛巾棉布木板
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