Question

1．使用理想電壓表、理想電流表、滑動(dòng)變阻器、直流電源等儀器，研究一只小燈泡完整的伏-安特性，測(cè)得I-U圖象如圖1所示．已知滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的有效移動(dòng)長(zhǎng)度為30cm，變阻器的最大阻值為22.5Ω，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻不計(jì)．

（1）在如圖2的虛線框內(nèi)，不改變滑動(dòng)變阻器和電源的位置，補(bǔ)上電壓表、電流表、燈泡，畫出完整的電路圖．要求滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左滑動(dòng)時(shí)，燈泡的電壓增大．
（2）根據(jù)I-U圖象可知：從A到B的過(guò)程中燈泡的電阻逐漸增大（選填“增大”、“減小”），改變的阻值為5Ω．
（3）在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左移動(dòng)了10cm的長(zhǎng)度．

Answer 1

分析 （1）描繪燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，由于電表是理想電表，電流表既可以采用內(nèi)接法，也可以采用外接法．
（2）由I-U圖形找出電壓與電流的對(duì)應(yīng)值，由歐姆定律求出A、B處燈泡的電阻，然后求出電阻變化．
（3）求出B點(diǎn)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后求出滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的長(zhǎng)度．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電流表采用外接法，滑片左移燈泡電壓變大，燈泡與滑動(dòng)變阻器右半部分電阻絲并聯(lián)，電路圖如圖所示．

（2）由I-U圖象可知，從A到B的過(guò)程中，燈泡兩端電壓與電流之比增大，即燈泡的電阻逐漸增大；
應(yīng)用歐姆定律可知，電阻的改變量：△R=R_B-R_A=$\frac{{U}_{B}}{{I}_{B}}$-$\frac{{U}_{A}}{{I}_{A}}$=$\frac{6}{0.3}-\frac{3}{0.2}$═5Ω．
（3）設(shè)滑片在A點(diǎn)時(shí)與燈泡并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器阻值為R，此時(shí)燈泡兩端電壓，即并聯(lián)電壓為U_并=3V，滑動(dòng)變阻器左半段電壓為6V-3V=3V，通過(guò)燈泡的電流為I_L=0.2A，由串并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可得：（$\frac{3}{R}$+0.2）（22.5-R）=3，解得：R=15Ω；
與燈泡并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電阻絲長(zhǎng)度為：$\frac{15}{22.5}$×30=20cm，在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左移動(dòng)了30-20=10cm．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）增大；5；（3）10

點(diǎn)評(píng) 本題考查了作電路圖、分析燈泡電阻變化情況、求電阻的變化、求滑片移動(dòng)距離等問(wèn)題；電壓表與電流表從零開(kāi)始變化時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用歐姆定律即可正確解題．