Question

6．為了探究串聯(lián)電路的特點，小明設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，電路中應接入標有“20Ω 0.5A”的變阻器；
（2）用筆畫線代替導線，將乙中實物圖連接完整，要求滑片向右滑動時燈的亮度變亮；
（3）為保護電路，連接電路過程中應該讓開關保持為斷開 （“閉合”或“斷開”）狀態(tài)；電路形成通路前，變阻器的滑片P應移到最左端（選填“左”、“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，應將滑片向右移動（選填“左”或“右”，以實物圖為準）此時V₂的示數(shù)將變小 （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的關系可以用圖象表示，乙圖中最符合實際的是D（假設燈絲電阻不變）

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）根據(jù)要求：滑片向右滑動時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）為了保護電路，連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處；
（4）根據(jù)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的方向；
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）“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，此時滑動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，
則滑動變阻器應選擇“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）為保護電路，連接電路過程中應該讓開關保持斷開；電路形成通路前，變阻器的滑片P應移到最最大阻值處的左端（以實物圖為準）；
（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，應增大燈的電壓減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，將滑片向右移動，直至電路中的電流達到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，移動滑片時R′變化，I變化，但I不是均勻變化的；
A、由P=I²R_L可知，燈泡功率與電流的平方成正比，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=$\frac{{U}_{2}}{R′}$，因滑動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）“20Ω 0.5A”；
（2）如上圖所示；
（3）斷開；左；
（4）0.26；小于；右；變��；
（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知識的結合，綜合性強，有難度．