Question

以下是某班開(kāi)展“制作模擬調(diào)光燈一綜合實(shí)踐活動(dòng)的片段．根據(jù)題意回答或者解決有關(guān)問(wèn)題．
實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源（電壓限取6V擋）、規(guī)格為“2.5V 0.25A”的小燈泡、規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線，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(guò)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(gè)過(guò)程中，燈兩端的電壓不超過(guò)額定電壓．
活動(dòng)過(guò)程：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為_(kāi)_____Ω
（2）你準(zhǔn)備采取什么措施，讓燈泡能接到6V的電源上．且能調(diào)節(jié)亮度．簡(jiǎn)要說(shuō)明你采取的措施______
（3）相互交流時(shí)，小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)桌上的情景如圖1．不少同學(xué)認(rèn)為該調(diào)光燈不符合制作要求．請(qǐng)你指出不符合要求之處：______

（4）小玲同學(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2）就能符合要求．請(qǐng)你根據(jù)題意和有關(guān)計(jì)算，確定R₀的規(guī)格
（5）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(dòng)變阻器的適當(dāng)位置上做標(biāo)記（或加一個(gè)限位裝置）限期它的調(diào)節(jié)范圍，也能符合要求．請(qǐng)你說(shuō)明，還需增加什么電學(xué)器材，這個(gè)改進(jìn)方案才能實(shí)施；并說(shuō)明．如何運(yùn)用增加電學(xué)器材來(lái)達(dá)到你的目的．

Answer 1

解：（1）根據(jù)燈泡的規(guī)格可知R===10Ω；
（2）6V的電源電壓遠(yuǎn)大于燈泡的額定電壓，可用滑動(dòng)變阻器串聯(lián)來(lái)進(jìn)行分壓；
（3）滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0～20Ω，圖中如果其滑片向右滑動(dòng)過(guò)大時(shí)，電路中的電流會(huì)超過(guò)0.25A，燈泡兩端的電壓會(huì)超過(guò)2.5V，有可能損壞燈泡；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為0時(shí)，電路中的電流不能超過(guò)0.25A，故其最小阻值為R′===24Ω．根據(jù)串聯(lián)分壓，R₀=R′-R=24Ω-10Ω=14Ω．
故R₀的規(guī)格應(yīng)符合阻值為14Ω，允許通過(guò)的最大電流不小于0.25A；
（5）增加限位裝置就是為了使燈泡兩端的電壓不超過(guò)2.5V，通過(guò)的電流不超過(guò)0.25A，故可通過(guò)給燈泡并聯(lián)一個(gè)電壓表或在電路中串聯(lián)一個(gè)電流表的方法來(lái)確定限位的具體位置．
故答案為：（1）10；（2）將燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中；
（3）滑動(dòng)變阻器的滑片不能隨意向右移，否則燈泡兩端的電壓有可能超過(guò)2.5V；
（4）14Ω，0.25A；
（5）需要增加電壓表（或電流表）．將電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，在調(diào)光過(guò)程中，觀察電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，在變阻器上做標(biāo)記或安裝限位裝置，以限定滑動(dòng)變阻器的移動(dòng)范圍．（電流表的使用方法與之類似）
分析：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻可通過(guò)其規(guī)格中的數(shù)據(jù)，利用公式R=計(jì)算得出；
（2）根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律，借助滑動(dòng)變阻器即可；
（3）電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動(dòng)變阻器如果接入電路的阻值過(guò)小，燈泡有可能會(huì)被燒壞；
（4）接入的定值電阻要符合當(dāng)滑動(dòng)變阻器在最小值，即為0時(shí)，燈泡兩端的電壓也不會(huì)超過(guò)2.5V，電路中的電流也不會(huì)超過(guò)0.25A；
（5）既然擔(dān)心的是燈泡兩端的電壓超過(guò)2.5V，燈泡中的電流超過(guò)0.25A，那么在電路中增加一個(gè)電壓表或電流表就可以達(dá)到限制的目的了．
點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，考查了如何創(chuàng)造性地使用滑動(dòng)變阻器來(lái)對(duì)電路進(jìn)行控制，以及利用歐姆定律進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算等．對(duì)在電路中通過(guò)增加一個(gè)定值電阻來(lái)保護(hù)電路，是本題的一個(gè)難點(diǎn)，應(yīng)從燈泡的正常工作電壓2.5V和最大限定電流0.25A來(lái)進(jìn)行考慮．