Question

【题目】以下是开展“制作模拟调光灯”综合实践活动，根据题意回答或者解决有关问题．

实验器材：学生电源（电压限取5V挡）、规格为“2.5V、0.25A”的小灯泡、规格为“20Ω、1A”的滑动变阻器、开关和若干导线、电流表、电压表，另有各种规格的定值电阻可供任意选用（均标注电阻值和允许通过的最大电流值）．

制作要求：亮度可连续调节；在调光的整个过程中，灯两端的电压不能超过2.5V．

活动过程：

（1）计算出100s小灯泡正常发光时的电流做的功为______J；

（2）相互交流时，小强实验桌上的情景如图甲，不少同学认为该调光灯不符合制作要求，原因是如果随意调节滑动变阻器的滑片，可能导致______；

（3）小红同学认为：可在小强的电路中再串联一只规格合适的定值电阻R0（如图乙）就能符合要求．请你根据题意和有关计算，确定R0=_______Ω；

（4）还有同学提出另一种改进方案：如果不串联定值电阻，可以在滑动变阻器的适当位置上做标记（或加一个限位装置）限制它的调节范围，也能符合要求．请你说明，还需增加______这样的电学仪表，这个改进方案才能实施；请说出如何运用增加电学器材来达到你的目的：将此表_______，调节滑动变阻器，当此表示数为______时加一个限位装置；

（5）小强发现刚闭合开关小灯泡就亮了，并不能正真实现“亮度可连续调节”，于是大家一起讨论后设计出图丙A、B、C三个电路图（设计过程已经考虑前面同学发现的问题），你觉得符合要求的是______．

Answer 1

【答案】62.5 灯泡两端的电压可能会超过2.5V或灯泡烧坏 10 电压表（电流表） 并联在小灯泡两端（串联在电路中） 2.5V（0.25A） C

【解析】

（1）灯泡正常发光时的100s做的功，利用公式W＝UIt 计算得出；（2）根据串联分压的规律，借助滑动变阻器即可；（3）电源电压为5V，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器如果接入电路的阻值过小，灯泡有可能会被烧坏；（4）接入的定值电阻要符合当滑动变阻器在最小值，即为0时，灯泡两端的电压也不会超过2.5V，电路中的电流也不会超过0.25A；（5）既然担心的是灯泡两端的电压超过2.5V，灯泡中的电流超过0.25A，那么在电路中增加一个电压表或电流表就可以达到限制的目的了．

（1）100s小灯泡正常发光时的电流做的功WUIt2.5V100s62.5J.

（2）滑动变阻器的阻值范围为020Ω，图中如果其滑片向右滑动过大时，电路中的电流会超过0.25A，灯泡两端的电压会超过2.5V，有可能损坏灯泡；（3）当滑动变阻器的阻值为0时,电路中的电流不能超过0.25A,故其最小阻值为R′＝＝20Ω.小灯泡的电阻根据串联分压,R0＝R′＝20Ω10Ω＝10Ω.故R0的规格应符合阻值为10Ω，允许通过的最大电流不小于0.25A；（4）增加限位装置就是为了使灯泡两端的电压不超过2.5V，通过的电流不超过0.25A，故可通过给灯泡并联一个电压表或在电路中串联一个电流表的方法来确定限位的具体位置。所以在灯的两端并联一个电压表，在调光过程中，观察电压表的示数为2.5V时，在变阻器上安装限位装置，以限定滑动变阻器的移动范围；或者在电路中串联一个电流表，在调光过程中，观察电流表的示数为0.25A时，在变阻器上安装限位装置，以限定滑动变阻器的移动范围；（5）A图中在滑动变阻器移动范围内不管怎样调节滑动变阻器，灯两端的电压不变，灯的亮度不变，B图中灯和一部分滑动变阻器串联被导线短路，故B错误；C图灯和一部分滑动变阻器并联后再和另一部分滑动变阻器串联，移动滑片改变灯两端的电压，从而实现灯亮度可连续调节，故C正确。