某小組在“設計一個模擬調光燈”的活動中，現提供以下器材：直流電源（電壓為4V）、電流表、電壓表、小燈泡（2.5...

問題詳情：

某小組在“設計一個模擬調光燈”的活動中，現提供以下器材：直流電源（電壓為4V）、電流表、電壓表、小燈泡（2.5V、0.3A）、燈座、開關、導線、多種規格的定值電阻、多種鉛筆芯、金屬回形針。設計要求：燈泡的亮度能在較大範圍內連續調節且不能被燒壞。

（1）金屬回形針可在鉛筆芯上來回滑動，設計電路時可將鉛筆芯與金屬回形針的組合視為　   　。

（2）為了電路安全，需要從下列選項中選取一個合適的定值電阻作為保護電阻（　   　）

A.5Ω B.15Ω C.25Ω D.50Ω

（3）如圖*所示為設計電路的一部分，請在虛線框內將電路圖補充完整。

（4）連線好電路，閉合開關，無論怎樣移動金屬回形針，燈泡亮度的變化都很小，造成該現象的原因：　   　。

（5）重新調整好電路，閉合開關，移動金屬回形針，可實現燈泡的亮度有較大變化。當電壓表示數U＝2.0V時，電流表的示數I如圖乙所示，I＝　   　A．小燈泡消耗的實際功率P＝　   　W．

【回答】

（1）滑動變阻器；（2）A；（3）如上圖所示；（4）鉛筆芯的最大阻值太小；（5）0.26；0.52。

【解析】

（1）金屬回形針可在鉛筆芯上來回滑動，設計電路時可將鉛筆芯與金屬回形針的組合視為滑動變阻器；

（2）由題知，電源電壓為4V，小燈泡的額定電壓為2.5V，額定電流為0.3A，

則燈正常工作時，要分去的電壓為：U′＝4V﹣2.5V＝1.5V，

由歐姆定律I＝可得，燈之外的電阻為：R＝＝＝5Ω，

為了電路安全，需要選取阻值為5Ω的定值電阻作為保護電阻，即選A；

（3）如圖*所示為設計電路的一部分，將變阻器與定值電阻串聯連入電路中，如下圖所示：

（4）連線好電路，閉合開關，無論怎樣移動金屬回形針，燈泡亮度的變化都很小，說明電路中的電流變化很小，則電路的總電阻變化較小，造成該現象的原因：鉛筆芯的最大阻值太小；

（5）當電壓表示數U＝2.0V時，電流表的示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，其示數I＝0.26A，

則小燈泡消耗的實際功率：P＝UI＝2.0V×0.26A＝0.52W。

【分析】（1）滑動變阻器是通過改變電阻絲連入電路的長度改變電路的電阻大小；

（2）已知電源電壓和小燈泡的額定電壓為2.5V及燈的額定電流為0.3A，燈正常工作時，由串聯電路電壓的規律得出要分去的電壓，由歐姆定律求出燈之外的電阻，據此分析；

（3）根據要求，將變阻器與定值電阻串聯連入電路中；

（4）連線好電路，閉合開關，無論怎樣移動金屬回形針，燈泡亮度的變化都很小，說明電路中的電流變化很小，則電路的總電阻變化較小，據此分析；

（5）根據電流表選用小量程確定分度值讀數，根據P＝UI求出小燈泡消耗的實際功率。

本題考查對變阻器的認識、器材的選擇、串聯電路的規律及歐姆定律的運用、反常現象的分析、電流表讀數和功率計算。

知識點：電功率單元測試

題型：實驗,探究題