Question

8．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，小明所在的實驗小組用的電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，他們所設計的實驗電路如圖A所示．

（1）在連接電路時，應該選用的滑動變阻器是R₁（選填“R₁”或“R₂”）；
（2）請你用筆畫線代替導線，按照電路圖將實物電路補充完整（導線不能交叉）；
（3）移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖B所示），若他想測量小燈泡的額定功率，滑片應向A（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（4）小麗同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖C所示的圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）若考慮電表的電阻對測量的影響，則電功率的測量結(jié)果與真實值相比偏大（選填“大”或“小”），其原因是電壓表與燈泡并聯(lián)使電流表讀數(shù)偏大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，求出燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動變阻器；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出燈泡額的電流的大約值來確定電流表的量程；根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出其實數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點判斷滑動變阻器滑片移動的方向；
（4）根據(jù)圖象讀出2.5V時通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）根據(jù)電壓表與電流表所測量的量，分析電壓與電流的測量值與真實值間的關(guān)系，然后判斷電功率的測量值與真實值間的關(guān)系．

解答 解：（1）燈泡正常工作時的電壓U_L=2.5V，根據(jù)歐姆定律可得，此時電路中的電流約為：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：滑動變阻器分壓U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
由于串聯(lián)電路中各處的電流相等，則滑動變阻器接入電路中的電阻約為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＜10Ω，故滑動變阻器應選R₁．
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，由于燈泡正常工作時的電流約為0.25A，則電流表的量程為0～0.6A；所以電流表0.6的接線柱與開關(guān)的右接線柱相連，如下圖所示：

（3）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡兩端的電壓為2V；
要測量小燈泡的額定功率，應增大燈泡兩端的電壓到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，應減小滑動變阻器分得的電壓，即減小滑動變阻器接入電路的電阻，故滑片向A端移動；
（4）由圖象可知，燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）由電路圖知，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的測量值U與真實值相等；而電流表測的是流過燈泡與流過電壓表的電流之和，電流表的測量值I比真實值大，因此由P=UI求出的測量值比真實值偏大．
故答案為：（1）R₁；（2）如上圖所示；（3）A；（4）0.5；（5）大；電壓表與燈泡并聯(lián)使電流表讀數(shù)偏大．

點評 本題考查了根據(jù)實物圖畫電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、分析電功率的測量值與真實值間的關(guān)系等問題；分析清楚電路結(jié)構(gòu)、明確各電路元件的連接方式是正確解題的關(guān)鍵．