Question

8．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω、50Ω，他们所设计的实验电路如图A所示．

（1）在连接电路时，应该选用的滑动变阻器是R₁（选填“R₁”或“R₂”）；
（2）请你用笔画线代替导线，按照电路图将实物电路补充完整（导线不能交叉）；
（3）移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图B所示），若他想测量小灯泡的额定功率，滑片应向A（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图C所示的图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）若考虑电表的电阻对测量的影响，则电功率的测量结果与真实值相比偏大（选填“大”或“小”），其原因是电压表与灯泡并联使电流表读数偏大．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，即可选择合适的滑动变阻器；
（2）根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出灯泡额的电流的大约值来确定电流表的量程；根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，电流表串联在电路中；
（3）根据电压表的量程和分度值读出其实数，根据串联电路电阻的分压特点判断滑动变阻器滑片移动的方向；
（4）根据图象读出2.5V时通过灯泡的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）根据电压表与电流表所测量的量，分析电压与电流的测量值与真实值间的关系，然后判断电功率的测量值与真实值间的关系．

解答 解：（1）灯泡正常工作时的电压U_L=2.5V，根据欧姆定律可得，此时电路中的电流约为：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知：滑动变阻器分压U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
由于串联电路中各处的电流相等，则滑动变阻器接入电路中的电阻约为：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＜10Ω，故滑动变阻器应选R₁．
（2）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，由于灯泡正常工作时的电流约为0.25A，则电流表的量程为0～0.6A；所以电流表0.6的接线柱与开关的右接线柱相连，如下图所示：

（3）电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，灯泡两端的电压为2V；
要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压到2.5V，根据串联电路的分压特点可知，应减小滑动变阻器分得的电压，即减小滑动变阻器接入电路的电阻，故滑片向A端移动；
（4）由图象可知，灯泡的额定电流为0.2A，灯泡的额定功率P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）由电路图知，电压表并联在灯泡两端，电压表的测量值U与真实值相等；而电流表测的是流过灯泡与流过电压表的电流之和，电流表的测量值I比真实值大，因此由P=UI求出的测量值比真实值偏大．
故答案为：（1）R₁；（2）如上图所示；（3）A；（4）0.5；（5）大；电压表与灯泡并联使电流表读数偏大．

点评 本题考查了根据实物图画电路图、滑动变阻器的调节、分析电功率的测量值与真实值间的关系等问题；分析清楚电路结构、明确各电路元件的连接方式是正确解题的关键．