Question

6．為了探究串聯(lián)電路的特點(diǎn)，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，他選用了標(biāo)有“2.5V 0.3A”的小燈泡L，電壓恒為6V的電源，兩個(gè)電壓表V₁、V₂，電流表A，手邊有兩個(gè)變阻器，分別標(biāo)有“10Ω  1A”、“20Ω  0.5A”．

（1）為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，電路中應(yīng)接入標(biāo)有“20Ω 0.5A”的變阻器；
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將乙中實(shí)物圖連接完整，要求滑片向右滑動(dòng)時(shí)燈的亮度變亮；
（3）為保護(hù)電路，連接電路過(guò)程中應(yīng)該讓開(kāi)關(guān)保持為斷開(kāi) （“閉合”或“斷開(kāi)”）狀態(tài)；電路形成通路前，變阻器的滑片P應(yīng)移到最左端（選填“左”、“右”）；
（4）移動(dòng)滑片到某一位置時(shí)，電流表A的示數(shù)如圖丙所示，則電路中的電流為0.26A，電壓表V₁的示數(shù)小于2.5V（選填“大于”、“小于”或“等于”），為使燈正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向右移動(dòng)（選填“左”或“右”，以實(shí)物圖為準(zhǔn)）此時(shí)V₂的示數(shù)將變小 （選填“變大”、“變小”或“不變”）；
（5）移動(dòng)滑片過(guò)程中，燈L的功率P、V₁的示數(shù)U₁、V₂的示數(shù)U₂、電流表的示數(shù)I的關(guān)系可以用圖象表示，乙圖中最符合實(shí)際的是D（假設(shè)燈絲電阻不變）

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出燈泡正常工作時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)要求：滑片向右滑動(dòng)時(shí)燈的亮度變亮確定變阻器接線柱的接法；電壓表V₁與燈并聯(lián)；
（3）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處；
（4）根據(jù)電流表小量程和分度值讀出示數(shù)，然后與燈泡的額定電流相比較結(jié)合歐姆定律判斷燈泡兩端的電壓；燈在額定電壓下正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化；
（5）根據(jù)電功率公式、歐姆定律、串聯(lián)電路特點(diǎn)分析答題．

解答 解：（1）“2.5V 0.3A”表示：表示燈的額定電壓為2.5V，額定電流為0.3A．因燈泡正常發(fā)光，且串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路中各處的電流相等，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}=\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}=\frac{3.5V}{0.3A}$≈11.67Ω，
則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇“20Ω 0.5A”．
（2）由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右滑動(dòng)時(shí)燈L的亮度變亮，即電流變大，電阻變小，即變阻器滑片以右電阻絲連入電路中與燈串聯(lián)，電壓表V₁與燈并聯(lián)；
如下圖所示：

（3）為保護(hù)電路，連接電路過(guò)程中應(yīng)該讓開(kāi)關(guān)保持?jǐn)嚅_(kāi)；電路形成通路前，變阻器的滑片P應(yīng)移到最最大阻值處的左端（以實(shí)物圖為準(zhǔn)）；
（4）圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，圖中電流表的示數(shù)為0.26A；
因0.26A＜0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡兩端的電壓小于額定電壓，即電壓表V₁的示數(shù)小于2.5V；
為使燈L正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，將滑片向右移動(dòng)，直至電路中的電流達(dá)到0.3A為止；
由串聯(lián)電路電壓規(guī)律，燈的電壓增大，變阻器的電壓減小，即V₂的示數(shù)將變��；
（5）根據(jù)電阻的串聯(lián)及歐姆定律，電路電流I=$\frac{U}{{R}_{L}+R′}$，U、R_L不變，移動(dòng)滑片時(shí)R′變化，I變化，但I(xiàn)不是均勻變化的；
A、由P=I²R_L可知，燈泡功率與電流的平方成正比，與電流不是正比關(guān)系，故A錯(cuò)誤；
B、由P=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{R}_{L}}$可知，功率不與燈泡兩端電壓成反比，故B錯(cuò)誤；
C、電流I=$\frac{{U}_{2}}{R′}$，因滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值在變化，電流與電壓不成正比，故C錯(cuò)誤；
D、U是定值，由U₁=U-U₂，可知U₁與U₂是一次函數(shù)關(guān)系，故D正確；
故答案為：
（1）“20Ω 0.5A”；
（2）如上圖所示；
（3）斷開(kāi)；左；
（4）0.26；小于；右；變小；
（5）D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材與電流表量程的選擇及讀數(shù)、實(shí)物電路圖的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路動(dòng)態(tài)分析等問(wèn)題，作圖象題時(shí)，要注意圖象與所對(duì)應(yīng)知識(shí)的結(jié)合，綜合性強(qiáng)，有難度．