题目内容
13．在测量额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验中，提供的器材有：两节新干电池，滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只，7根完好的导线．（1）该实验的原理是P=UI．
（2）请用笔画线代替剩余的两根导线，将实物图连接完整．
（3）将电路正确连接后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡不亮，电流表、电压表均无示数．若电压表、电流表均无损坏，导线连接处均接触良好，则电路故障是断路（选填“短路”或“断路”）．为进一步检测故障发生在何处，现再给你一根导线，但导线是否完好需要你进行检测．
①请利用所提供的器材检测所给导线是否完好，将设计的电路图画再答题卡相应位置的虚线框内．②若经检测所给导线是完好的，若电路故障只有一处，请写出检测故障在何处的操作方法：将导线分别接在滑动变阻器和开关两端．
（4）排除故障后，小明所在小组将所测数据和小灯泡发光情况记录在下表中：
| 实验次序 | 电压表的示数U/V | 电流表的示数I/A | 小灯泡亮度 |
| 1 | 1.0 | 0.2 | 特别暗 |
| 2 | 1.5 | 0.22 | 暗 |
| 3 | 2.0 | 0.26 | 较亮 |
| 4 | 2.5 | 0.3 | 正常发光 |
| 5 | 3.0 | 0.32 | 很亮 |
①灯泡的明暗由实际功率决定．
②请在如图所示的坐标纸上作出小灯泡的I-U图象．
③通过小灯泡的电流和灯泡两端的电压符合（选填“符合”或“不符合”）欧姆定律．
④若该电路的目的是使小灯泡发光，则小灯泡正常发光时，该电路利用电能的效率为83.3%．
分析 （1）电功率的测量原理：P=UI；
（2）小灯泡和电流表、滑动变阻器串联在电路中，电压表和小灯泡并联；
（3）灯泡不亮说明电路某处断路或灯短路；若电压表无示数，说明电压表被短路或与电源不能相通；电流表无示数说明是某处断路或电流表短路．综合分析进行判断；
①要检测一根导线是否完好，可以把电压表通过这根导线连接在电源正负极上，观察电压表是否有示数；
②把导线接在要检测部分电路两端即可；
（4）①白炽灯工作时，消耗电能转化为光能，比较灯的亮度就是要比较在一定时间内消耗电能的多少，即实际电功率的大小；
②采用描点法画出图象；
③灯泡电阻随灯泡温度变化而变化，因此灯泡电阻不是定值，灯泡电压与电流不成正比；
④整个电路的总电压为3V，灯泡分担2.5V，根据P=UI分析利用效率．
解答 解：（1）实验的测量原理：P=UI；
（2）小灯泡和电流表、滑动变阻器串联在电路中，电压表和小灯泡并联，实物连接如下图：
（3）闭合开关，移动滑片，发现灯泡不亮，电压表均无示数，则说明小灯泡短路或滑动变阻器、开关处断路；又因为电流表无示数，所以故障为电路中的滑动变阻器或开关处断路；
①要检测一根导线是否完好，可以把电压表通过这根导线连接在电源正负极上，观察电压表是否有示数，如下图：
②检测的方法是：把导线分别接在滑动变阻器和开关两端，观察电路是否正常，如果正常，则故障为检测部分电路；
（4）①电流做功就是电能转化为其他形式的能，电功率表示电流做功的快慢程度，也就是说，实际功率大的电灯，在单位时间内消耗的电能就越多，转换出来的光能当然就越多（越亮）；
②采用描点法画出图象，如下图：
③因为灯丝的电阻与灯丝温度有关，灯丝的电阻随着温度的升高而增大，所以通过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压不成正比，但是通过小灯泡的电流和灯泡两端的电压仍符合欧姆定律；
④灯泡消耗的功率P有=U灯I，
电路消耗总功率P总=UI，
该电路利用电能的效率：
η=$\frac{{P}_{有}}{{P}_{总}}$×100%=$\frac{{U}_{灯}I}{UI}$×100%=$\frac{2.5V}{3V}$×100%≈83.3%．
故答案为：（1）P=UI；（2）如上图；（3）断路；①如上图；②将导线分别接在滑动变阻器和开关两端；（4）①实际功率；②如上图；③符合；④83.3%．
点评 本题考查了实物图连接、电路故障分析、求灯泡功率、分析影响灯泡亮度的因素、影响灯泡电阻的因素，是实验的常考内容．
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