重难点训练：第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯（解析版）

第5节跨学科实践：制作简易调光台灯一．电位器的原理及使用（共15小题）二．制作简易调光台灯（共15小题）一．电位器的原理及使用（共15小题）1．如图甲所示的迷你小风扇，电路图如图乙所示。ab间接有如图丙所示的自动断电安全装置，cd间接有如图丁所示的用于调节风速的机械电位器。闭合开关S，下列说法正确的是（）A．当小风扇倾斜时，铜球将电路接通B．当小风扇直立时，铜球将电路断开C．若cd分别接①②，则逆时针调节旋钮，风速变大D．若cd分别接②③，则顺时针调节旋钮，风速变小【答案】C【详解】AB、根据丙图可知，当小风扇直立时，铜球处连通，电路连通，电路处于闭合状态；当电扇倾倒时，铜球就会发生滚动，铜球处断开，两根导线有一根绝缘棒连接，绝缘棒不善于导电，电路处于断开状态，故AB错误；C、若cd分别接①②，逆时针调节旋钮，电位器接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，电风扇的风速变大，故C正确；D、若cd分别接②③，顺时针调节旋钮，电位器接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，电风扇的风速变大，故D错误。故选C。2．小祝同学用旧家电拆下的电位器设计了一款风速可调的小电扇，当沿顺时针方向调节旋钮可以使风速变大，下列方案符合要求的是（）A． B．C． D．【答案】D【详解】沿顺时针方向调节旋钮可以使风速变大，即顺时针转动时，电阻变小，电流变大；A．将a、c接入电路，相当于定值电阻，不能改变小风扇风速，故A不符合题意；B．将b、c接入电路，电位器与灯泡并联，两者之间互不影响，不论怎么移动电位器滑片，都无法改变风扇风速，故B不符合题意；C．将a、b接入电路，顺时针旋转时，接入电路的电阻变大，电流变小，风扇风速变小，故C不符合题意；D．将b、c接入电路，顺时针旋转时，接入电路的电阻变小，电流变大，风扇风速变大，故D符合题意。故选D。3．如图甲所示是某品牌电风扇的调速旋钮，如图乙所示是其对应电位器的结构图。在图乙中，若要使旋钮顺时针转动时风扇转速加快；则接入电路中的接线柱为（）

A．a与b B．b与c C．a与c D．以上都可以【答案】B【详解】若要使旋钮顺时针转动时风扇转速加快，即电路中电流变大，电位器接入电路中的电阻变小，则接入电路中的接线柱为b与c，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。4．生活中可以调节亮度的台灯内部主要结构是一个变阻器。如图是其内部结构图，A、B、C是它的三个接线柱，A、C分别与弧形电阻丝的两端相连，B与金属滑片P相连，转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上同向滑动即可调节灯泡亮度。对此现象分析不正确的是（

）A．变阻器与灯泡是串联的B．若只将A、C接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗C．若只将B、C接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗D．若只将A、B接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮【答案】B【详解】A．台灯内变阻器的作用是改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮度，根据串、并联电路特点，变阻器与灯泡是串联的，故A正确，不符合题意；B．若只将A、C接入电路，变阻器接入了最大阻值，相当于一个定值电阻，不能改变接入阻值的大小，也不能调节灯泡的亮度，故B错误，符合题意；C．若只将B、C接入电路，变阻器右边电阻接入电路，顺时针转动旋钮时接入电阻变大，电流变小，灯泡变暗，故C正确，不符合题意；D．若只将A、B接入电路，变阻器左边电阻接入电路，顺时针转动旋钮时接入电阻变小，电流变大，灯泡变亮，故D正确，不符合题意。故选B。5．如图甲是音响上音量调节旋钮，其简化电路如图乙，需要在M、N间接入一个如图丙所示的变阻器，A、B、C为三个接线柱，为使旋钮顺时针旋转时接入电路中的电阻变小。下列变阻器的接线柱连接方式中可行的是（）A．M接B，N接C B．M接B，N接AC．M接A，N接B D．M接A，N接C【答案】A【详解】滑动变阻器的原理是靠改变连入电路中的电阻丝的长度来改变电阻大小的，当旋钮顺时针旋转时接入电路中的电阻变小，所以应将B、C两个接线柱接入电路。故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。6．图是电位器原理图，结构如图所示。若要增大喇叭音量，应（选填“顺时针”或“逆时针”）转动旋钮。喇叭工作一段时间后，无论如何调节滑片，喇叭音量一直很大，响度不变，电路故障可能是电位器（选填“开路”或“短路”）。【答案】逆时针短路【详解】[1]电位器相当于滑动变阻器，要增大喇叭音量，需增大通过喇叭的电流。根据欧姆定律，在电源电压不变时，要增大电流需减小电位器接入电路的电阻。由图可知，逆时针转动旋钮，滑片靠近A端，接入电路的电阻丝长度变短，电阻减小，电流增大，喇叭音量增大。[2]若电位器开路，电路中无电流，喇叭不发声；而现在喇叭音量一直很大且调节滑片响度不变，说明电位器接入电路的电阻始终为0，即电位器短路。7．如图甲所示的台灯，电位器是调节其亮度的装置，灯的亮度是指（填物理量）；图乙为电位器的内部结构示意图，电位器应与灯泡是联的；若将a、b接线柱接入电路，顺时针旋转旋钮时，则灯泡变（选填“暗”或“亮”）。【答案】电功率串暗【详解】[1]灯的亮度是指光线的明暗程度，反应了消耗电能的多少，是通过电功率体现的。[2]由图知道，电位器控制灯泡亮度变化时，电位器应与灯泡串联在电路中。[3]由图知道，若将a、b接线柱接入电路，顺时针旋转旋钮时，电路中电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律知道，电路中电流变小，灯泡变暗。8．为了不影响小明上网课，爷爷把收音机的音量调得很小。如图所示是一种调节收音机音量的调节器，若顺时针旋转滑片P时收音机的音量减小，应将调节器的两点连入电路。【答案】A、B【详解】若要顺时针旋转滑片P，使音量减小，则电路中的电流减小，调节器电阻丝接入电路的电阻变大，接入的长度变大，则应连接AB两点。9．小华用电池组、小灯泡、电位器、导线和开关组成了一个调光电路，如图甲所示。图乙所示是电位器的内部构造示意图。闭合开关后，电位器的（选填“ap”或“cp”）段接入电路，小华将电位器的金属滑片P顺时针转动时，改变电阻丝接入电路中的（选填“材料”、“长度”或“横截面积”），使小灯泡变（选填“亮”或“暗”）。【答案】ap长度暗【详解】[1][2][3]电位器的实质是滑动变阻器，是通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变其连入电路的电阻，从而调节电路中的电流。由图可知电位器接的是a、b接线柱，闭合开关后，电位器的ap段接入电路，当顺时针转动滑片时，电阻丝接入电路中的长度变大，接入电路的电阻变大，电路中电流变小，小灯泡变暗。10．电视机和复读机中用来调节音量大小的电位器实际相当于，如图所示，若要使音量增大，滑片P应向（选填“b”或“d”）点转动，此时电路中的电流（选填“增大”或“减小”）。【答案】滑动变阻器d增大【详解】[1]电位器实际相当于滑动变阻器，通过改变接入电路的阻值来调节电路中电流的大小，从而调节音量的大小。[2]要使音量增大，应让电路中的电流增大，所以电位器接入电路的阻值应变小，滑片P应向d点移动。[3]此过程，电位器接入电路的阻值变小，对电流的阻碍作用变小，则电路中的电流增大。11．电动自行车的调速把手可以调节电动机的转速，以实现对车速的控制。如图所示是电动自行车电源、开关、电动机、调速把手的结构示意图，a、b、c是固定的铜片，d是一根弧形的电阻丝，e是一端固定在b上，另一端可在d上滑动的铜片。请按照调速把手的功能要求，将电路连接完整。【答案】【详解】调速把手相当于一个滑动变阻器，由题图可知，a、c是滑动变阻器电阻丝两端的接线柱，b相当于滑动变阻器的金属杆，e为滑片；连接到电路中时需选取电阻丝a、c接线柱中的一个和b接线柱接入电路；调节和控制通过用电器的电流大小，需要调节滑动变阻器控制用电器，所以滑动变阻器要与所控制的用电器串联，如下图所示：12．如图所示，请将电位器连入右侧电路中，要求逆时针旋转旋片P时，灯泡变暗。【答案】【详解】逆时针旋转P旋片时，灯泡变暗，说明逆时针旋转时，电位器连入电路的电阻变大，故应将A、B两接线柱串联接入了电路，如图所示：13．按要求作图：电动自行车的调速把手是一个滑动变阻器，它的作用是调节电动自行车的电动机的转速，以实现对电动自行车车速的控制。如图所示是电动自行车电源、开关、电动机、调速把手的结构示意图。调速把手的结构示意图中的是固定的铜片，d是一根弧形的电阻丝，e是一端固定在b上，另一端可在d上滑动的铜片。①请将调速把手与电动机、电源连成电路；②在虚线框内画出正确连接后的电路图。【答案】①；②【详解】调速把手相当于一个滑动变阻器，由题图可知，a、c是滑动变阻器电阻丝两端的接线柱，b相当于滑动变阻器的金属杆，e为滑片。连接到电路中时需选取电阻丝a、c接线柱中的一个和b接线柱接入电路。调节和控制通过用电器的电流大小，需要调节滑动变阻器控制用电器，所以滑动变阻器要与所控制的用电器串联。实物连接如图所示：电流从电源正极出发，依次通过电动机、滑动变阻器、开关回到电源负极，按照电流的流向，画出对应的电路图如下：14．生活处处有创新。小华同学自己动手制作一个亮度可调的台灯。他所选的器材如下：两节干电池，一个小灯泡，若干导线，开关，一个废旧的电位器（实物如图甲，其内部结构如图乙）。小华设计了如图丙所示的电路，并根据电路图连接好各元件。

（1）电位器是通过改变接入电路中电阻的来改变电阻的，结合图甲和图乙，若要实现顺时针转动旋钮，台灯变亮，则图丙电路中M连接B引脚，N连接（选填“A引脚”、“B引脚”或“C引脚”）；（2）小华连接好器材以后闭合开关并转动旋钮，发现小灯泡忽明忽暗。他拆开电位器外壳，发现碳膜电阻片（如图乙黑色弧形部分）磨损严重。这种电位器接在电路中，会造成（选填“断路”或者“短路”）；（3）为了解决上述问题，小华将2B铅笔芯弄成粉末并将其涂抹在碳膜电阻片上，问题得到解决，用这种材料是因为铅笔芯内的石墨属于体。【答案】长度A引脚断路导【详解】（1）[1]电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路的电流达到改变灯泡亮度的目的。[2]由图知道，要实现顺时针转动旋钮，台灯变亮，说明电位器连入电路的电阻变小，则图丙电路中M连接B引脚，N连接A引脚。（2）[3]由题意知道，电位器的碳膜电阻片磨损严重，这种电位器接在电路中，会使电位器的电流不畅，会造成断路。（3）[4]石墨是良好的导体材料，涂抹在碳膜电阻片上可以将碳膜片修复。15．如图（A）所示是江津区某中学的同学们为节能小屋设计的“可以调节亮度的台灯”，如图（B）所示是该调光台灯电位器（滑动变阻器）的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱。请你用笔画线代替导线完成图（B）电路的连接（要求：旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮）。【答案】【详解】电位器应与灯泡串联接入电路中；旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，说明电路中的电流变大，由可知，电源电压一定时，电路的总电阻应变小，电位器（滑动变阻器）接入电路中的电阻应变小，由图可知，将b和c两接线柱接入电路，如图所示。二．制作简易调光台灯（共15小题）16．如图所示是一种机械电位器，其中a、c两个接线柱分别连接在环状电阻丝的两端，b接线柱跟铜制滑动触头相连，转动旋钮可带动滑动触头贴着电阻丝滑动。小艾想到如果把它与灯泡串联接入电路，通过转动旋钮可以改变灯的亮度，制成简易调光台灯。要使滑动触头（在电位器背面示意图中）顺时针转动时灯泡变暗，则接入台灯电路的接线柱应是（）A．a和c B．a和b C．b和c D．任意两个接线柱【答案】B【详解】电位器的实质是变阻器的一种，滑动变阻器通过滑片的移动从而改变电阻，是由于滑片移动以后改变了连入电路中电阻丝的长度；如图所示，如果把它与灯泡串联起来，要想使滑动触头顺时针转动（在电位器背面示意图中），灯泡变暗，说明电路中的电流变小，由欧姆定律得电位器接入电路中的电阻应变大，应将滑片左边部分接入电路，即连接a和b。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。17．如图，甲为某调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱。转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析不正确的是（）A．电位器应与调光台灯的灯泡串联B．电位器和滑动变阻器的工作原理相同C．若只将A、B接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡变亮D．若只将A、C接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡亮度不变【答案】C【详解】A．电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小，图中电位器应与灯泡串联，转动滑片可调节灯泡亮度，故A正确，不符合题意；B．电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的，是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的，故B正确，不符合题意；C．若只将A、B接入电路，滑片左边的电阻丝接入电路，即滑片顺时针转动旋钮时，电阻变大，灯泡变暗，故C错误，符合题意；D．若只将A、C接入电路，电位器的全部电阻丝都接入电路，不能改变电路的电流，所以不能改变灯泡的亮度，故D正确，不符合题意。故选C。18．如图甲为调光台灯，乙为一简单调光台灯的电路图，在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器，使得滑片P向左移动时，灯泡的亮度减小，则M、N两接线柱可以分别接在（）A．A、B B．C、D C．A、D D．B、C【答案】C【详解】滑片P向左移动时，灯泡的亮度减小，即此时通过小灯泡的电流变小，根据欧姆定律可知，此时变阻器接入电路的电阻变大，所以应该是变阻器滑片右边的电阻丝接入电路，故必须选择D接线柱，再选择A或B接线柱即可，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。19．如图所示，某调光小台灯的亮度可以通过亮度调节旋钮来控制。下列说法正确的是（）A．小台灯的灯丝是用超导体材料制造的 B．控制旋钮相当于一个定值电阻C．小台灯工作时的额定电压是 D．小台灯工作电压调节范围为【答案】D【详解】A．小台灯是利用电流的热效应来工作的，若灯丝是用超导体材料制造，则灯丝没有电阻，无法产生热量，便无法发光，故A错误；B．控制旋钮相当于滑动变阻器，通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮度，故B错误；CD．从图中可以看出，小台灯工作时的电压调节范围为12～24V，故C错误，D正确。故选D。20．生活中蕴含着很多物理知识：简易调光台灯可用电位器连续调节亮度，电位器是通过改变接入电路中电阻线的来实现的．为防止伤害，电影道具中的“石块”用泡沫塑料制成，这是因为泡沫塑料密度；拦河大坝修筑成上窄下宽，这是因为液体内部的压强随着液体深度的增加而．【答案】长度较小增大【分析】电位器的实质是滑动变阻器；由公式m=ρV可知，体积相同，密度越小，质量就越小，所以，为了演员的安全，应选择密度比实物小的材料．液体的压强随深度增加而增大；【详解】电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路的电流达到改变灯泡亮度的目的；影片中滚落的石头并不会伤害演员，是因为石头用的材料的密度很小，体积相同时，这种材料会更轻一些．因为水的压强随深度增加而增大，所以拦河大坝修成“上窄下宽”的形状，可以承受更大的压强；21．滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的来改变电路中的电阻大小的。某调光台灯的简化电路图如图所示，电源电压保持不变，闭合开关，为使台灯变亮，滑片应向（选填“A”或“B”）端移动。【答案】长度A【详解】[1]根据滑动变阻器的原理可知，滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电阻大小的。[2]闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，为使台灯变亮，要增大电路中的电流，电源电压不变，由欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的阻值应变小，滑片应向A端移动。22．某同学准备利用所学物理知识制作一个简易调光台灯。(1)能改变接入电路中电阻大小的元件叫做，其中有一种是学生实验室中常用的滑动变阻器，如图甲所示；还有一种是如图乙所示的电位器，其内部结构如图丙所示，它们都是通过改变接入电路中电阻丝的来改变接入电路中电阻大小的；(2)学习完“练习使用滑动变阻器”后，该同学从网上买了一个合适规格的电位器，准备制作一个简易的调光台灯。如图丁所示，若要使旋钮顺时针转动时台灯变亮，则应将电位器的两个接线柱分别与电路中的M、N两点相连，闭合开关后，旋转旋钮，台灯（填“能”或“不能”）完全熄灭。【答案】(1)变阻器长度(2)b、c不能【详解】（1）[1][2]导体电阻与长度有关，长度越长，电阻越大。能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器，其中有一种是学生实验室中常用的滑动变阻器，如图甲所示；还有一种是如图乙所示的电位器，其内部结构如图丙所示，它们都是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中电阻大小的。（2）[1]将电位器的b、c两个接线柱分别与电路中的M、N两点相连，闭合开关后，顺时针旋转旋钮，电位器连入电路的电阻丝变短，电阻变小，则电流变大，台灯变亮。[2]电位器只能调节灯泡的亮暗，灯泡中始终有电流通过，所以台灯不能完全熄灭。23．小文同学利用的电位器、直流稳压电源、导线、开关和小灯泡，组装了一个调光台灯，电路如图所示。滑动片P顺时针向A端滑动的过程中，电位器接入电路中的电阻（填“变大”“变小”“不变”），小灯泡的亮度（填“变亮”“变暗”“不变”）。【答案】变小变亮【详解】[1][2]由图可知，电路为电位器与小灯泡的串联电路，当滑动片P顺时针向A端滑动的过程中，电位器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路分压特点，小灯泡两端的电压变大，小灯泡变亮。24．如图为某种调光型台灯的电位器示意图。A、B、C为三个接线柱，A、C分别连在碳膜两端，B连接转动旋钮，P为旋片，可随转动旋钮改变在碳膜（相当于一根电阻丝）上的位置。请以笔画线代替导线将甲图连在乙图电路中，要求顺时针转动旋钮可使灯泡亮度减小。【答案】【详解】顺时针转动旋钮可使灯泡亮度减小，则电路中电流变小，应使电位器接入电路的电阻变大，连入电路的部分应该是PC段，故应连接B、C两接线柱。如图所示：25．(1)如图所示是一种调光台灯的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱。要求：旋钮带动滑片逆时针转动时，灯泡变亮。请按要求完成该电路的连接；(2)如图甲所示为一款带风扇的便携式台灯，台灯和风扇可以单独工作，且风扇有两挡风力（通过开关的通断来实现），图乙是其部分简化电路、请在虚线框内分别填入灯泡和电动机的电路符号；(3)请用笔画线代替导线，根据电路图连接实物图。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）旋钮带动滑片逆时针转动时，灯泡变亮，说明逆时针转动时滑动变阻器的阻值变小，此时应接a、b接线柱，如下图所示：（2）台灯和风扇可以单独工作，说明台灯和风扇是并联的；风扇有两挡风力，说明通过它的电流可变，用一个开关和定值电阻并联，开关断开时，定值电阻和电动机串联；开关闭合时，将定值电阻短路，如图所示：（3）由电路图可知，灯泡和滑动变阻器组成串联电路，电流表测量电路的电流，电压表测量灯泡两端电压，滑动变阻器按照“一上一下”的原则连入电路，且当滑片向右移动时，电路中电流变大，如图所示：26．如图是一种调光台灯电位器（滑动变阻器）的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱。要求：旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，请完成该电路的连接。【答案】【详解】旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，说明电路中的电流变大，由可知，电源电压一定时，电路的总电阻应变小，电位器（滑动变阻器）接入电路中的电阻应变小，由图可知，将b和c两接线柱接入电路后，顺时针旋转旋钮时，电阻丝连入电路中的长度变短，其阻值变小，电路中的电流变大，灯泡变亮，如图所示：27．如图是一种调光台灯电位器（滑动变阻器）的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱。要求：旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，请完成该电路的连接。【答案】【详解】由题意知，旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，说明电路中的电流变大，由可知，电源电压一定时，电路的总电阻应变小，电位器（滑动变阻器）接入电路中的电阻应变小，由图可知，将a和b两接线柱接入电路后，顺时针旋转旋钮时，电阻丝连入电路中的长度变短，其阻值变小，电路中的电流变大，灯泡变亮，如图所示：28．小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。(1)请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大；(2)另一组小红在实验过程中无论怎样移动滑片，小灯泡的亮度都不变且一直很亮，这是因为。(3)小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的______________。A．电源和开关之间B．开关和小灯泡之间C．小灯泡和滑动变阻器之间D．滑动变阻器和电源之间【答案】(1)(2)滑动变阻器接了两个上端的接线柱或滑动变阻器被短接(3)ABCD【详解】（1）要使开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大，应将滑片P左侧电阻丝连入电路，如下图所示：（2）发现小灯泡的亮度都不变且一直很亮，说明电路中电流很大，电路中电阻很小，无论怎样移动滑片P，灯很亮，说明变阻器失去了变阻的作用，是因为：滑动变阻器接了两个上端的接线柱或滑动变阻器被短接。（3）因串联电路电流只有一路径，串联电路中各处的电流相等，所以电流表可以串联在电路中任何位置，故ABCD符合题意。故选ABCD。29．小萍用图甲所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接实验电路。（1）连接电路之前，应该先将开关，连接完成实验电路，检查无误后将滑动变阻器滑片移到端；（2）闭合开关，发现小灯泡不亮。小萍想：是不是电路中某处发生了断路？要检验实验电路是否发生断路最简单的操作是：，观察小灯泡发光情况；（3）小萍为了测灯泡电流，将导线a、b分别与标有“-”和“3”的接线柱相连时，电流表指针偏转情况如图乙，此时电流是从导线（填“a”或“b”）流入电流表。小萍及时纠正错误，检查电路连接无误后，闭合开关，电流表