Question

9．為了探究小燈泡電流與電壓的關(guān)系，小明選擇額定電壓為2.5伏的小燈泡，電壓為4伏的電源以及其他相關(guān)器材按圖甲連接電路，進(jìn)行實驗．

（1）閉合開關(guān)移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.5V時，可以判斷此時小燈泡正常發(fā)光．
（2）在實驗過程中，小明將滑動變阻器的滑片從A端開始移動，直到燈泡正常發(fā)光，在此過程中測得小燈泡電流和電壓的幾組數(shù)據(jù)，并正確畫出曲線a，如圖乙所示，該實驗小明選擇的滑動變阻器可能是B．
A、滑動變阻器R₁（20歐，3安）B、滑動變阻器R₂（50歐，2安）C、滑動變阻器R₃（2000歐，0.25安）
（3）小明在圖乙中還畫出了本實驗中滑動變阻器的電流隨電壓變化的曲線b，老師據(jù)圖指出該曲線是錯誤的，其理由小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，兩者電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點處，電壓之和大于4V．

Answer 1

分析 （1）燈在額定電壓下正常發(fā)光；
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，由歐姆定律，此時電路中的電流最小，由圖可知，滑片在A時對應(yīng)的電壓和電流，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求變阻器的最大電阻；
，結(jié)合變阻器允許通過的最大電流確定變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律：電路的總電壓等于各部分電壓之和分析．

解答 解：（1）燈在額定電壓下正常發(fā)光，閉合開關(guān)移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.5V時，可以判斷此時小燈泡正常發(fā)光；
（2）原電路中，燈與變阻器串聯(lián)，為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，此時電路中的電流最小，由圖可知，滑片在A時對應(yīng)的電壓U₁=0.5V，電流I=0.1A，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U₁=4V-0.5V=3.5V，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，變阻器的最大電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω＞20Ω；因0.3A＞0.25A（滑動變阻器R₃允許通過的最大電流），故只能選用滑動變阻器R₂（50歐，2安）B；
（3）圖乙中還畫出了本實驗中滑動變阻器的電流隨電壓變化的曲線b，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律：電路的總電壓等于各部分電壓之和，故變阻器與燈的電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點處，電壓之和大于4V，故曲線b是錯誤的．
故答案為：（1）電壓表示數(shù)為2.5V；（2）B；（3）小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，兩者電壓之和為4V，而圖中曲線b與a交點處，電壓之和大于4V．

點評 本題探究小燈泡電流與電壓的關(guān)系，考查燈正常發(fā)光的條件、對器材的選擇及串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律的運用．