Question

15．在物理实验课上，小明同学设计了如图甲所示的电路图，为了探究该电路的特点，他选用了标有“2.5V  0.3A”的小灯泡L，电压恒为6V的电源，两个电压表V₁、V₂，电流表A，有甲、乙、丙三个滑动变阻器，甲的规格为“10Ω  1A”、乙的规格为“20Ω  0.5A”、丙的规格为“30Ω0.2A”．

（1）用笔画线代替导线，将图 乙中实物图连接完整，要求滑片向右滑动时灯的亮度变暗；
（2）为保护电路，连接电路过程中应该让开关保持断开状态（选填“闭合”或“断开”）；开关闭合前，变阻器的滑片P应移到B端（选填“A”或“B”）；
（3）为保证实验过程中灯泡能够正常发光，电路中应接入的滑动变阻器为乙（选填“甲”、“乙”或“丙”）；
（4）移动滑片到某一位置时，电流表A的示数如图丙所示，则此时电路中的电流为0.26A，电压表V₁的示数小于2.5V（选填“大于”、“小于”“等于”），为使灯泡正常发光，应将滑片向左移动（选填“左”或“右”）；
（5）移动滑片过程中，灯L的功率P、电压表V₁的示数U₁、电压表V₂的示数U₂、电流表A的示数I，它们之间的关系可以用图象表示，图丁中最符合实际的图是D．

Answer 1

分析 （1）先分析电路图的连接方式和电表的作用，再连接实物；
（2）连接电路过程中应该断开开关，开关闭合前，变阻器的滑片P应移到最大值处；
（3）由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值，从而选择合适的变阻器；
（4）由图乙读出两电压表示数，根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系确定滑动变阻器滑片的移动方向；
（5）根据电功率公式、欧姆定律、串联电路特点分析答题．

解答 解：（1）由电路图知，灯泡L与滑动变阻器R′串联，电压表V₁测L两端电压，电压表V₂测R′两端电压，滑片向右滑动时灯泡变暗，说明变阻器连入阻值变小，所以应将A接线柱接入电路中，如图所示：
；
（2）为保护电路，连接电路过程中应该让开关保持断开状态；开关闭合前，变阻器的滑片P应移到最大值B端；
由题知，灯泡正常发光电流为0.3A，由串联电路特点和欧姆定律可得，灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.3A}$≈11.7Ω，所以选择滑动变阻器乙合适；
（4）由图乙知，电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.26A＜0.3A，
所以灯泡电压小于额定电压2.5V，由电路图可知，要使灯泡正常发光，应向左端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值减小，灯泡两端的电压增大到2.5V为止；
（5）电路电流：I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑}}$，U、R_L不变．移动滑片时R_滑变化，I变化，但I不是均匀变化的；
A、由P=I²R_L可知灯泡功率与电流不是正比关系，故A错误；
B、由P=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{R}_{L}}$可知，功率不与灯泡两端电压成反比，故B错误；
C、电流I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{滑}}$，电压与滑动变阻器阻值均在变化，电流与电压不成正比，故C错误；
D、U是定值，由U₁=U-U₂，可知U₁与U₂是一次函数关系，故D正确．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；B；（3）乙；（4）0.26；小于；左；（5）D．

点评 本题考查了实物连接、实验注意事项、实验器材的选择、电流表读数、实验操作、电路动态分析等问题，图象问题，要注意图象与所对应的知识相结合．