Question

9．為了探究小燈泡電流與電壓的關(guān)系，小明選擇額定電壓為2.5伏的小燈泡，電壓為4伏的電源以及其他相關(guān)器材按圖甲連接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）閉合開關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，可以判斷此時(shí)小燈泡正常發(fā)光．
（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小明將滑動(dòng)變阻器的滑片從A端開始移動(dòng)，直到燈泡正常發(fā)光，在此過(guò)程中測(cè)得小燈泡電流和電壓的幾組數(shù)據(jù)，并正確畫出曲線a，如圖乙所示，該實(shí)驗(yàn)小明選擇的滑動(dòng)變阻器可能是B．
A、滑動(dòng)變阻器R₁（20歐，3安）B、滑動(dòng)變阻器R₂（50歐，2安）C、滑動(dòng)變阻器R₃（2000歐，0.25安）
（3）小明在圖乙中還畫出了本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的電流隨電壓變化的曲線b，老師據(jù)圖指出該曲線是錯(cuò)誤的，其理由小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，兩者電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點(diǎn)處，電壓之和大于4V．

Answer 1

分析 （1）燈在額定電壓下正常發(fā)光；
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，由歐姆定律，此時(shí)電路中的電流最小，由圖可知，滑片在A時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓和電流，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求變阻器的最大電阻；
，結(jié)合變阻器允許通過(guò)的最大電流確定變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律：電路的總電壓等于各部分電壓之和分析．

解答 解：（1）燈在額定電壓下正常發(fā)光，閉合開關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，可以判斷此時(shí)小燈泡正常發(fā)光；
（2）原電路中，燈與變阻器串聯(lián)，為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，此時(shí)電路中的電流最小，由圖可知，滑片在A時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓U₁=0.5V，電流I=0.1A，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U₁=4V-0.5V=3.5V，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，變阻器的最大電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω＞20Ω；因0.3A＞0.25A（滑動(dòng)變阻器R₃允許通過(guò)的最大電流），故只能選用滑動(dòng)變阻器R₂（50歐，2安）B；
（3）圖乙中還畫出了本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的電流隨電壓變化的曲線b，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律：電路的總電壓等于各部分電壓之和，故變阻器與燈的電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點(diǎn)處，電壓之和大于4V，故曲線b是錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）電壓表示數(shù)為2.5V；（2）B；（3）小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，兩者電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點(diǎn)處，電壓之和大于4V．

點(diǎn)評(píng) 本題探究小燈泡電流與電壓的關(guān)系，考查燈正常發(fā)光的條件、對(duì)器材的選擇及串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律的運(yùn)用．