Question

【題目】以下是開展“制作模擬調光燈”綜合實踐活動，根據題意回答或者解決有關問題．

實驗器材：學生電源（電壓限取5V擋）、規格為“2.5V、0.25A”的小燈泡、規格為“20Ω、1A”的滑動變阻器、開關和若干導線、電流表、電壓表，另有各種規格的定值電阻可供任意選用（均標注電阻值和允許通過的最大電流值）．

制作要求：亮度可連續調節；在調光的整個過程中，燈兩端的電壓不能超過2.5V．

活動過程：

（1）計算出100s小燈泡正常發光時的電流做的功為______J；

（2）相互交流時，小強實驗桌上的情景如圖甲，不少同學認為該調光燈不符合制作要求，原因是如果隨意調節滑動變阻器的滑片，可能導致______；

（3）小紅同學認為：可在小強的電路中再串聯一只規格合適的定值電阻R0（如圖乙）就能符合要求．請你根據題意和有關計算，確定R0=_______Ω；

（4）還有同學提出另一種改進方案：如果不串聯定值電阻，可以在滑動變阻器的適當位置上做標記（或加一個限位裝置）限制它的調節范圍，也能符合要求．請你說明，還需增加______這樣的電學儀表，這個改進方案才能實施；請說出如何運用增加電學器材來達到你的目的：將此表_______，調節滑動變阻器，當此表示數為______時加一個限位裝置；

（5）小強發現剛閉合開關小燈泡就亮了，并不能正真實現“亮度可連續調節”，于是大家一起討論后設計出圖丙A、B、C三個電路圖（設計過程已經考慮前面同學發現的問題），你覺得符合要求的是______．

Answer 1

【答案】62.5 燈泡兩端的電壓可能會超過2.5V或燈泡燒壞 10 電壓表（電流表） 并聯在小燈泡兩端（串聯在電路中） 2.5V（0.25A） C

【解析】

（1）燈泡正常發光時的100s做的功，利用公式W＝UIt 計算得出；（2）根據串聯分壓的規律，借助滑動變阻器即可；（3）電源電壓為5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器如果接入電路的阻值過小，燈泡有可能會被燒壞；（4）接入的定值電阻要符合當滑動變阻器在最小值，即為0時，燈泡兩端的電壓也不會超過2.5V，電路中的電流也不會超過0.25A；（5）既然擔心的是燈泡兩端的電壓超過2.5V，燈泡中的電流超過0.25A，那么在電路中增加一個電壓表或電流表就可以達到限制的目的了．

（1）100s小燈泡正常發光時的電流做的功WUIt2.5V100s62.5J.

（2）滑動變阻器的阻值范圍為020Ω，圖中如果其滑片向右滑動過大時，電路中的電流會超過0.25A，燈泡兩端的電壓會超過2.5V，有可能損壞燈泡；（3）當滑動變阻器的阻值為0時,電路中的電流不能超過0.25A,故其最小阻值為R′＝＝20Ω.小燈泡的電阻根據串聯分壓,R0＝R′＝20Ω10Ω＝10Ω.故R0的規格應符合阻值為10Ω，允許通過的最大電流不小于0.25A；（4）增加限位裝置就是為了使燈泡兩端的電壓不超過2.5V，通過的電流不超過0.25A，故可通過給燈泡并聯一個電壓表或在電路中串聯一個電流表的方法來確定限位的具體位置。所以在燈的兩端并聯一個電壓表，在調光過程中，觀察電壓表的示數為2.5V時，在變阻器上安裝限位裝置，以限定滑動變阻器的移動范圍；或者在電路中串聯一個電流表，在調光過程中，觀察電流表的示數為0.25A時，在變阻器上安裝限位裝置，以限定滑動變阻器的移動范圍；（5）A圖中在滑動變阻器移動范圍內不管怎樣調節滑動變阻器，燈兩端的電壓不變，燈的亮度不變，B圖中燈和一部分滑動變阻器串聯被導線短路，故B錯誤；C圖燈和一部分滑動變阻器并聯后再和另一部分滑動變阻器串聯，移動滑片改變燈兩端的電壓，從而實現燈亮度可連續調節，故C正確。