20. (9分)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为$3 V$,小灯泡$L$的额定电压为$2.5 V$,滑动变阻器的规格为“$20\ \Omega$ $1 A$”。
(1) 电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数为$0$,电压表示数为$3 V$,你认为产生该现象的原因是
滑动变阻器断路
。
(2) 排除故障后小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了几组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流$I$随其两端电压$U$变化的图像,如图乙所示,小灯泡的额定功率为
0.625
$W$。
(3) 同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中,$E$点并不是实验直接测得的数据,她的理由是
E点滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω
。
(4) 若将滑动变阻器替换成与$L$相同的小灯泡,则电路消耗的总功率率为
0.6
$W$。
(5) 另一小组的同学设计了如图丙所示电路,测量另一只小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电压为$U_额$),$R_0$阻值已知。
① 断开开关$S_3$,闭合开关$S_1$、$S_2$,调节滑动变阻器滑片$P$,使得电流表示数为
$\frac{U_{额}}{R_{0}}$
(用字母表示),此时灯泡正常发光。
② 保持滑动变阻器滑片$P$位置不变,断开开关
$S_{2}$
,使开关
$S_{1}$、$S_{3}$
处于闭合状态,记下电流表的读数为$I$。
③ 小灯泡额定功率的表达式:$P_额 =$
$U_{额}(I - \frac{U_{额}}{R_{0}})$
(用字母$U_额$、$I$、$R_0$表示)。在步骤②中,若无意中将滑动变阻器的滑片$P$向右移了少许,则他测得的电功率将偏
小
。

答案:20.(1)滑动变阻器断路 (2)0.625 (3)E点滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω (4)0.6 (5)①$\frac{U_{额}}{R_{0}}$ ②$S_{2}$ $S_{1}$、$S_{3}$ ③$U_{额}(I - \frac{U_{额}}{R_{0}})$ 小