Question

在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20Ω　2A”，小灯泡的额定电压U_额＝2.5V，额定功率小于1.2W，两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R₀可供选择。

(1)为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接（____）。

(2)正确连接电路后，进行实验，记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为______W。

实验次数 物理量	1	2	3	4	5
电压/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流/A	0.24	0.32	0.38		0.44
电功率/W

(3)分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而______。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R₀＝______Ω的定值电阻。

(4)完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。

①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S₁拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为______；

②滑片不动，再将开关S₁拨至“2”，读出电压表示数为U₀；

③小灯泡的额定功率：P_额＝______。（用U_额、U₀、R₀表示）

若步骤②中，在将开关S₁拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）。

Answer

1.05 增大 10 5.5V U额· 偏小

【解析】

(1)由P＝UI得，小灯泡的额定电流I额＝＝＝0.48A＜0.6A，所以，电流表选择0～0.6A的量程；灯泡、R0及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“＋”极连接，小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接，如答图所示；(2)由(1)可知，电流表选择0～0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.42A．则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.42A＝1.05W；(3)由表中数据可知，随着电压的增大，电流增大，根据P＝UI可知，小灯泡消耗的电功率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大。由表中数据可知，第5次实验电流最大，此时电路总电阻最小，由I＝可得，第5次实验时电路总电阻R总＝＝≈18.2Ω＜20Ω，故小聪在实验中选用的是R0＝10Ω的定值电阻；(4)要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压；①闭合开关S，将开关S1拨至“1”，小灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压，调节滑动变阻器的滑片，灯泡正常发光时，电压表的示数U＝8V－2.5V＝5.5V；②滑片不动，再将开关S1拨至“2”，电压表测R0两端的电压U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流I额＝；③小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝U额·。若将开关S1拨至“2”时，滑片向右移动少许，滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知，滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻R0两端的电压U0变小，根据P额＝U额I额＝U额·可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小。