题目内容

1．使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流电源等仪器，研究一只小灯泡完整的伏-安特性，测得I-U图象如图1所示．已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30cm，变阻器的最大阻值为22.5Ω，电源电动势为6V，内阻不计．

（1）在如图2的虚线框内，不改变滑动变阻器和电源的位置，补上电压表、电流表、灯泡，画出完整的电路图．要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大．
（2）根据I-U图象可知：从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐增大（选填“增大”、“减小”），改变的阻值为5Ω．
（3）在获得A→B段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了10cm的长度．

分析 （1）描绘灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由于电表是理想电表，电流表既可以采用内接法，也可以采用外接法．
（2）由I-U图形找出电压与电流的对应值，由欧姆定律求出A、B处灯泡的电阻，然后求出电阻变化．
（3）求出B点滑动变阻器接入电路的阻值，然后求出滑动变阻器滑片移动的长度．

解答 解：（1）滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，滑片左移灯泡电压变大，灯泡与滑动变阻器右半部分电阻丝并联，电路图如图所示．

（2）由I-U图象可知，从A到B的过程中，灯泡两端电压与电流之比增大，即灯泡的电阻逐渐增大；
应用欧姆定律可知，电阻的改变量：△R=RB-RA=$\frac{{U}_{B}}{{I}_{B}}$-$\frac{{U}_{A}}{{I}_{A}}$=$\frac{6}{0.3}-\frac{3}{0.2}$═5Ω．
（3）设滑片在A点时与灯泡并联的滑动变阻器阻值为R，此时灯泡两端电压，即并联电压为U并=3V，滑动变阻器左半段电压为6V-3V=3V，通过灯泡的电流为IL=0.2A，由串并联电路特点及欧姆定律可得：（$\frac{3}{R}$+0.2）（22.5-R）=3，解得：R=15Ω；
与灯泡并联的滑动变阻器电阻丝长度为：$\frac{15}{22.5}$×30=20cm，在获得A→B段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了30-20=10cm．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）增大；5；（3）10

点评 本题考查了作电路图、分析灯泡电阻变化情况、求电阻的变化、求滑片移动距离等问题；电压表与电流表从零开始变化时，滑动变阻器应采用分压接法；分析清楚电路结构、应用欧姆定律即可正确解题．

练习册系列答案
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