Question

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

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

制作要求：亮度可連續(xù)調(diào)節(jié)；在調(diào)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(fā)光時的電流做的功為______J；

（2）相互交流時，小強(qiáng)實驗桌上的情景如圖甲，不少同學(xué)認(rèn)為該調(diào)光燈不符合制作要求，原因是如果隨意調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，可能導(dǎo)致______；

（3）小紅同學(xué)認(rèn)為：可在小強(qiáng)的電路中再串聯(lián)一只規(guī)格合適的定值電阻R0（如圖乙）就能符合要求．請你根據(jù)題意和有關(guān)計算，確定R0=_______Ω；

（4）還有同學(xué)提出另一種改進(jìn)方案：如果不串聯(lián)定值電阻，可以在滑動變阻器的適當(dāng)位置上做標(biāo)記（或加一個限位裝置）限制它的調(diào)節(jié)范圍，也能符合要求．請你說明，還需增加______這樣的電學(xué)儀表，這個改進(jìn)方案才能實施；請說出如何運用增加電學(xué)器材來達(dá)到你的目的：將此表_______，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)此表示數(shù)為______時加一個限位裝置；

（5）小強(qiáng)發(fā)現(xiàn)剛閉合開關(guān)小燈泡就亮了，并不能正真實現(xiàn)“亮度可連續(xù)調(diào)節(jié)”，于是大家一起討論后設(shè)計出圖丙A、B、C三個電路圖（設(shè)計過程已經(jīng)考慮前面同學(xué)發(fā)現(xiàn)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(lián)在小燈泡兩端（串聯(lián)在電路中） 2.5V（0.25A） C

【解析】

（1）燈泡正常發(fā)光時的100s做的功，利用公式W＝UIt 計算得出；（2）根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)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(dāng)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(dān)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(dá)到限制的目的了．

（1）100s小燈泡正常發(fā)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(dāng)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(jù)串聯(lián)分壓,R0＝R′＝20Ω10Ω＝10Ω.故R0的規(guī)格應(yīng)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(lián)一個電壓表或在電路中串聯(lián)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(lián)一個電壓表，在調(diào)光過程中，觀察電壓表的示數(shù)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(lián)一個電流表，在調(diào)光過程中，觀察電流表的示數(shù)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(nèi)不管怎樣調(diào)節(jié)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(lián)被導(dǎo)線短路，故B錯誤；C圖燈和一部分滑動變阻器并聯(lián)后再和另一部分滑動變阻器串聯(lián)，移動滑片改變燈兩端的電壓，從而實現(xiàn)燈亮度可連續(xù)調(diào)節(jié)，故C正確。