Question

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

（1）為保證實驗的順利進行，電路中應(yīng)接入標有“

 

”的變阻器．
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將乙中實物圖連接完整，要求滑片向右滑動時燈L的亮度變暗．
（3）為保護電路，連接電路過程中應(yīng)該讓開關(guān)保持為

 

（“閉合”或“斷開”）狀態(tài)；電路形成通路前，變阻器的滑片P應(yīng)移到最

 

端（選填“左”或“右”）．
（4）移動滑片到某一位置時，電流表A的示數(shù)如圖丙所示，則電路中的電流為

 

A，電壓表V₁的示數(shù)

 

2.5V（選填“大于”、“小于”或“等于”），為使燈L正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向

 

移動（選填“左”或“右”），此時V₂的示數(shù)將

 

（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）移動滑片過程中，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，下圖中最符合實際的是

 

（假設(shè)燈絲電阻不變）

Answer 1

分析：（1）由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出燈泡正常工作時滑動變阻器兩端的電壓與滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)滑動變阻器接入電路的阻值選擇滑動變阻器；
（2）由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右滑動時燈L的亮度變暗說明電路中的電流變小，接入電路中的電阻變大，則左下方接線柱必須接入電路中；
（3）為了保護電路，連接電路時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處；
（4）根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，根據(jù)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；燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等，根據(jù)歐姆定律判斷滑動變阻器接入電路中電阻的變化，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知滑動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)電路特點分析答題．

解答：解：（1）∵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，
∴滑動變阻器兩端電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴由I=

U

R

可得，此時滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=

U滑

I滑

=

U滑

IL

=

3.5V

0.3A

≈11.67Ω，
則滑動變阻器應(yīng)選擇“20Ω 0.5A”．
（2）由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右滑動時燈L的亮度變暗，則左下方接線柱必須接入電路中，如下圖所示：

（3）為保護電路，連接電路過程中應(yīng)該讓開關(guān)保持斷開；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右端；
（4）燈泡的額定電流為0.3A，則燈泡的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，圖中電流表的示數(shù)為0.26A；
∵0.26A＜0.3A，
由I=

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)將滑片向滑片向左移動減小滑動變阻器接入電路中的電阻，直至電路中的電流達到0.3A為止；
由串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大可知，滑動變阻器兩端的電壓變小，即V₂的示數(shù)將變��；
（5）電路電流I=

U

RL+R滑

，U、R_L不變．移動滑片時R_滑變化，I變化，但I不是均勻變化的；
A、由P=I²R_L可知燈泡功率與電流不是正比關(guān)系，故A錯誤；
B、由P=

U12

RL

可知，功率不與燈泡兩端電壓成反比，故B錯誤；
C、電流I=

U2

R滑

，電壓與滑動變阻器阻值均在變化，電流與電壓不成正比，故C錯誤；
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；右；
（4）0.26；小于；左；變大；
（5）D．

點評：本題考查了實驗器材與電流表量程的選擇及讀數(shù)、實物電路圖的連接、實驗注意事項、電路動態(tài)分析等問題，作圖象題時，要注意圖象與所對應(yīng)的知識向結(jié)合．