Question

为了探究串联电路的特点，小明设计了如图甲所示的电路，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，手边有两个变阻器，分别标有“10Ω 1A”、“20Ω 0.5A”．

（1）为保证实验的顺利进行．电路中应接入标有“______”的变阻器，电压表V₂应该选择______的量程：
（2）连接好电路时，闭合开关S前，变阻器的滑片P应移到最______端（选填“左”、“右”）：
（3）开始移动滑片的时候，电压表V₂的示数______，电流表A的示数______；（选填“变大”、“变小”“不变”）
（4）移动滑片过程中，灯L的功率P、V₁的示数U₁、V₂的示数U₂、电流表的示数I的关系可以用图象表示，乙图中最符合实际的是______（假设灯丝电阻不变）

Answer 1

解：（1）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，则电压表V₂应选择0～15V的量程，∵I=，∴此时滑动变阻器接入电路的阻值为R滑==≈11.67Ω，则滑动变阻器应选择“20Ω 0.5A”．
（2）由电路图可知，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（3）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关，移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值变小，滑动变阻器分压变小，电压表V₂示数变小；滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，由欧姆定律得：电路电流变大，电流表示数变大．
（4）电路电流I=，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=可知，功率不与灯泡两端电压成反比，故B错误；
C、电流I=，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；故选D．
故答案为：（1）20Ω 0.5A；0～15V；（2）右；（3）变小；变大；（4）D．
分析：（1）由串联电路特点及欧姆定律求出灯泡正常工作时滑动变阻器两端的电压与滑动变阻器接入电路的阻值，根据滑动变阻器接入电路的阻值选择滑动变阻器，根据滑动变阻器两端电压选择电压表量程．
（2）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应该是滑动变阻器的最大阻值．
（3）移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据串联电路特点及欧姆定律分析答题．
（4）根据电功率公式、欧姆定律、串联电路特点分析答题．
点评：本题考查了实验器材与电压表量程的选择、实验注意事项、电路动态分析等问题，作图象题时，要注意图象与所对应的知识向结合．