Question

16．在測定標有“2.5V”小燈泡額定功率的實驗中，小明選用電流表、電壓表、開關、電壓為4V的低壓電源、標有“20Ω  1A”的滑動變阻器、若干導線等器材并如圖1連接起來．

（1）在閉合開關前他又檢查了電路，發現其中有一根導線接錯了，請你在錯誤的導線上打一個“×”，然后用筆畫線代替接入一根導線使電路完整．
（2）小明同學正確連接電路并移動滑動變阻器滑片后，閉合開關，電壓表及電流表示數如圖2所示，則電壓表的示數為1.2V，小燈泡實際功率為0.336W；向左（選填“左”或“右”）移動滑片，當電壓表示數為2.5V時，小燈泡正常發光，若此時電流表示數為0.32A，則此小燈泡的額定功率為0.8W；正常發光時的電阻R_L=7.8Ω．
（3）小明繼續移動滑片，小燈泡發出耀眼的白光后熄滅，此刻他會觀察到電壓表指針超過滿刻度（“回到0刻度”、“達到滿刻度”或“超過滿刻度”）；
（4）在分析誤差的過程中，同組的小于認為此種方法測量的電功率也存在一定的誤差，因為電壓表是有電阻的，使電流測的不準確，從而使測量的燈泡額定功率偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗要求，電壓表應與燈泡并聯，根據這一點，可修改實物圖；
（2）根據題意，確定電壓表和電流表的量程及分度值，讀出電壓表和電流表的示數，根據P=UI求出小燈泡的實際功率．
根據串聯電路具有分壓作用可知，此時變阻器分擔的電壓多一些，故應使變阻器阻值變小．只有在額定電壓下根據P=UI計算出的才是額定功率．
（3）燈泡發出耀眼的白光后熄滅，說明兩端電壓超過額定電壓太多，燒斷燈絲出現斷路；
（4）由電路圖可知電流表測量的是通過燈泡和電壓表的電流之和，因為電壓表的內阻并不是無窮大，所以所測的電流不準確，根據P=UI可判斷燈泡額定功率的變化，據此分析解答．

解答 解：（1）電壓表應該與燈泡并聯，滑動變阻器、電流表與燈泡串聯，如下圖所示：

（2）根據實物圖可知，電壓表的量程是0～3V，分度值是0.1V，故此時電壓表的讀數為：U₁=1.2V，
電流表的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，故此時電流表的讀數為：I₁=0.28A，
小燈泡的實際功率為：P₁=U₁I₁=1.2V×0.28A=0.336W；
滑動變阻器與小燈泡串聯，根據串聯分壓知識可知，為使燈泡兩端電壓變大，應調小滑動變阻器的阻值，故滑片應向左調；
只有在額定電壓下測得的功率才是額定功率，故應調節滑片使得電壓表的示數為2.5V，
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W，此時小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.32A}$≈7.8Ω．
（3）燈絲因電壓太高燒斷后，電壓表與滑動變阻器、電源串聯，電壓表測量電源電壓，因此電壓表指針超過滿刻度；
（4）電壓表與燈泡并聯，根據并聯電路的電壓特點可知，燈泡兩端的電壓與電壓表兩端的電壓相等，由電壓表的示數得到燈泡兩端的電壓是準確的；電流表串聯在燈泡與電壓表并聯后的干路上，測量的是通過燈泡和電壓表的電流之和，因為電壓表的內阻并不是無窮大，所以，所測的電流比燈泡的實際電流值要大，根據P=UI可知燈泡的額定功率偏大．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）1.2；0.336；左；2.5；0.8；7.8；（3）超過滿刻度；（4）偏大．

點評 本題考查了電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用和歐姆定律、電功率公式的簡單計算，雖綜合性強，但都屬于基礎知識，難度適中．