Question

15．在物理實驗課上，小明同學設計了如圖甲所示的電路圖，為了探究該電路的特點，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，有甲、乙、丙三個滑動變阻器，甲的規(guī)格為“10Ω  1A”、乙的規(guī)格為“20Ω  0.5A”、丙的規(guī)格為“30Ω0.2A”．

（1）用筆畫線代替導線，將圖 乙中實物圖連接完整，要求滑片向右滑動時燈的亮度變暗；
（2）為保護電路，連接電路過程中應該讓開關保持斷開狀態(tài)（選填“閉合”或“斷開”）；開關閉合前，變阻器的滑片P應移到B端（選填“A”或“B”）；
（3）為保證實驗過程中燈泡能夠正常發(fā)光，電路中應接入的滑動變阻器為乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）；
（4）移動滑片到某一位置時，電流表A的示數(shù)如圖丙所示，則此時電路中的電流為0.26A，電壓表V₁的示數(shù)小于2.5V（選填“大于”、“小于”“等于”），為使燈泡正常發(fā)光，應將滑片向左移動（選填“左”或“右”）；
（5）移動滑片過程中，燈L的功率P、電壓表V₁的示數(shù)U₁、電壓表V₂的示數(shù)U₂、電流表A的示數(shù)I，它們之間的關系可以用圖象表示，圖丁中最符合實際的圖是D．

Answer 1

分析 （1）先分析電路圖的連接方式和電表的作用，再連接實物；
（2）連接電路過程中應該斷開開關，開關閉合前，變阻器的滑片P應移到最大值處；
（3）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值，從而選擇合適的變阻器；
（4）由圖乙讀出兩電壓表示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關系確定滑動變阻器滑片的移動方向；
（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）由電路圖知，燈泡L與滑動變阻器R′串聯(lián)，電壓表V₁測L兩端電壓，電壓表V₂測R′兩端電壓，滑片向右滑動時燈泡變暗，說明變阻器連入阻值變小，所以應將A接線柱接入電路中，如圖所示：
；
（2）為保護電路，連接電路過程中應該讓開關保持斷開狀態(tài)；開關閉合前，變阻器的滑片P應移到最大值B端；
由題知，燈泡正常發(fā)光電流為0.3A，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.3A}$≈11.7Ω，所以選擇滑動變阻器乙合適；
（4）由圖乙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示數(shù)為0.26A＜0.3A，
所以燈泡電壓小于額定電壓2.5V，由電路圖可知，要使燈泡正常發(fā)光，應向左端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值減小，燈泡兩端的電壓增大到2.5V為止；
（5）電路電流：I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑}}$，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系，故A錯誤；
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錯誤；
C、電流I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{滑}}$，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)關系，故D正確．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；B；（3）乙；（4）0.26；小于；左；（5）D．

點評 本題考查了實物連接、實驗注意事項、實驗器材的選擇、電流表讀數(shù)、實驗操作、電路動態(tài)分析等問題，圖象問題，要注意圖象與所對應的知識相結(jié)合．