16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯（培优考点练）物理新教材人教版九年级全一册

**基本信息** 以“题型培优练-拓展综合练-新题追踪练”分层，构建从基础原理到跨学科实践再到迁移创新的知识巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |题型培优练|滑动变阻器/电位器原理、电路连接|选择/填空/实验题结合，强化物理观念（电阻、电流）| |拓展综合练|光源选择、电路设计、结构稳定性|跨学科实践项目，体现科学思维（模型建构、推理）| |新题追踪练|故障排查、节能优化、实际应用|各地期中/期末题，融入科学探究与责任（问题解决、安全）|

16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 ————————————⏩目录⏪———————————— ✍题型培优练································································································1 ✍拓展综合练································································································4 ✍新题追踪练······························································································6 ✍题型培优练 1. 在自制调光台灯的电路中，能够实现调光功能的核心元件是（　　） A．开关 B．小灯泡 C．滑动变阻器 D．导线 2. 在“设计制作一个调光灯”的实践活动中，小明设计了如图所示的电路，电源使用三节铅蓄电池串联，小灯泡的额定电压为3V，AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流，小华同学提出了改进建议，关于以下建议，你认为合理的是（　　） A．铅笔芯换成铜丝更好 B．为保护灯泡，可以在AP之间做一个标记，防止接入阻值太小 C．为使灯泡亮度变化更明显，应选用更短的铅笔芯 D．为使灯泡亮度变化更明显，电源电压越高越好 3. 为了保护视力，需设计一盏能连续调节亮度的台灯，下列电路图符合要求的是（    ） A． B． C． D． 4．跨学科实践小组准备制作一个可调光台灯，他们准备了电源、开关、导线、LED灯，以及如图所示的电位器（变阻器）。下列关于电路设计的讨论正确的是（    ） A．电位器应与灯泡并联 B．将接线柱a、c接入电路可实现调光功能 C．为使灯泡亮度变化明显，应选用电阻丝长度较长的电位器 D．若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将a、b接线柱接入电路 5. （多选题）小明在“跨学科实践：制作简易调光灯”活动中，利用LED灯、电位器、纸杯筷子等材料制作了如图所示调光灯，关于该简易调光灯，符合的是（　　） A．电位器应该与灯泡并联 B．电位器应该与灯泡串联 C．LED灯的核心材料是超导体 D．转动电位器旋钮改变的是电阻的长度 6. 在制作简易调光台灯时，从节能角度考虑，应优先选用_____（选填“白炽灯”或“LED灯”）；如图为一种电位器结构示意图，要求滑片顺时针转动时，电位器接入电路中的阻值变小，应将接线柱______（选填“”或“”）接入电路。 7. 小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的，它是一种_________（选填“导体”或“绝缘体”）。该台灯的电路图如图甲所示，如果用导线将A、B两点连接起来，电路将会__________。控制亮度主要通过电位器来实现，电位器结构如图乙所示，当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，我们应该_________（选填“顺时针”或“逆时针”）移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 8. 如图所示，小明要设计一款可调光台灯，将灯泡和电位器组成________（选填“串联”或“并联）电路，其中电位器有a、b、c三个接线柱，想要顺时针旋转滑片时灯泡变亮，应将_______（选填“ab”或“bc”或“ac”）接线柱接入电路。 9. 有一种混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如图1所示。当闭合开关，“定时开关”处于闭合状态时，播放器______（选填“会”或“不会”）播放音乐；如图2所示，是音乐播放器上用以调节音量的一种电位器，它的实质是一个________，下图3为其说明书中的内部结构示意图。使用时，接线柱O必须接入电路。如果想在逆时针旋转滑动触头时音量变大，则还应将接线柱_______（“a”或“b”）接入电路。 10. 电风扇的5挡调速开关电位器的结构图如下图，它具有开关和滑动变阻器的特点，用笔画线代替导线，将图中元件连接成电路，要求：1挡电动机转速慢5挡转速最快。（导线不要交叉） 11. 设计台灯 （1）选择光源。实验室用的小灯泡可以作为①______； （2）选择变阻器。制作简易调光台灯的关键是改变台灯的②______，这可以通过改变灯泡两端的③______来实现。在串联电路中，利用变阻器能够改变电路中的④______，从而改变灯泡两端的电压，由此改变灯泡的亮度； （3）设计电路。设计调光台灯的电路，选择合适的电源、小灯泡和变阻器，电源电压和小灯泡的规格要匹配； （4）设计支架和灯罩。画出设想中的台灯草图，各个器件要安排紧凑，使台灯美观、结实、便于移动。尽量选用方便易得的材料作为台灯支架，使做出的台灯能稳定地立在桌上。灯罩需要具有较好的反光性能； （5）制作台灯。 12. 生活处处有创新，小华同学利用电位器动手制作一个亮度可调的台灯，电位器实物如图甲，其内部结构如图乙。 （1）电位器是通过改变接入电路中电阻片的________来改变电阻的，图乙中若将AB接入电路中，顺时针转动旋钮，接入电路中的电阻阻值________，台灯________。 （2）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。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“短路”）。 ✍拓展综合练 13．跨学科实践：制作简易调光台灯 （1）制作简易调光台灯的目的是_______。 A．增加台灯的亮度           B．改变台灯的亮度以适应不同需求 C．延长台灯的使用寿命       D．减少台灯的耗电量 （2）在生活中需要的阅读灯就应用到调光台灯。 （一）光源的选择 （3）在制作简易调光台灯时可以选用实验室小灯泡作为光源。 （4）在日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要有以下两个优点：一是节能高效，二是使用寿命长。 （二）怎样改变光源的亮度 （5）调光台灯可以通过在电路中增加一个调光装置来改变台灯的亮度，该调光装置其实就是一个滑动变阻器，该元件应与灯泡串联，通过改变该装置连入电路的电阻，进而改变通过灯泡的电流，从而调节灯泡的亮度。 （三）台灯的实用性设计 （6）为了使得台灯结构小巧，选择将电位器接入电路。 （7）调光台灯的制作涉及多方面的物理知识，如灯罩的作用是利用光的_______来增强台灯亮度：灯座应使用较重的材料制作，这是通过降低台灯整体的_______来提高其稳定性。 【项目实施】 （8）小明选择器材制成了如图甲所示的台灯，其中所用到的电位器是一种变阻器。 （9）如图乙所示是电位器的结构示意图，为了保证顺时针转动时，灯泡变亮，应该选择_______接线柱接入电路，正确连接电路制成台灯后发现，变阻器电阻最大时，灯泡仍发光，于是他设想在电阻片某一端加上一层绝缘层，保证灯泡可以调到熄灭，此时绝缘层应靠近图中_______（填“A”或“C”） 端。 （10）小明没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图丙所示。也能改变灯泡亮度，此电路与小明的电路对比，其缺点是_______。 14. 跨学科实践：制作简易调光台灯 （一）项目提出： 调光灯为什么能调节灯的亮度？我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路？ （二）项目分析： 灯泡的亮度发生变化可以有多种方法： （1）改变电池组中串联电池的___________会影响灯泡的亮度。 （2）在不改变电源两端电压的情况下，在电路中接入一个___________，就可以连续改变灯泡的亮度。 （三）项目实施： 任务一：设计调光台灯的简易模型 同学们用相同的铅笔芯、曲别针、导线夹、电源等器材设计了如图所示的四种方案。当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，小灯泡的亮度变化最大的是___________。 任务二：设计调光台灯的电路 （1）闭合旋钮开关，并调节旋钮即可调节台灯的亮度。调节旋钮实际就是调节电位器（可看作滑动变阻器）连入电路的阻值。 （2）老师认为加一个定值电阻会更好一些，理由是___________。 任务三：制作一个调光台灯 （1）调光台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （2）如图甲所示的调光型台灯，通过旋动下方连接碳膜电阻的旋钮，调节灯的亮度。调节亮度的电位器如图乙所示，它相当于一个滑动变阻器，当A、B端接入电路时，顺时针旋转旋钮，台灯的亮度___________（选填“变亮”或“变暗”）。 （四）项目拓展： 台灯都有一个较大且较重的底座，这里包含的物理道理是：增大支撑面，降低___________，提高稳定程度，防止倾倒。 ✍新题追踪练 15．（25-26九年级上·山西吕梁·阶段检测）跨学科实践。 制作简易可调速风扇 学习了变阻器的相关知识后，同学们成立了制作简易可调速风扇的项目小组，制订了“需求分析——方案设计——动手制作——测试优化——展示交流”的学习流程，研究了变阻器原理，收集材料制作了可调速风扇模型。 实验材料：微型小风扇、电位器（标有、、三个接线端）、开关、导线、电池盒（3V电源）。 电路连接说明：将微型小风扇与电位器串联后接入电路，通过旋转电位器旋钮改变电路中的电阻，从而调节风扇转速。 (1)电位器连接：如图，同学们选择电位器、、三个接线端中的___________两个接线柱连入电路中，可使逆时针旋转旋钮时，风扇转速变快； (2)能量转化：可调速风扇工作时的能量转化情况为___________； (3)故障排查：某同学在测试时发现小风扇无法转动，出现这种情况的原因可能是___________；（答出一点即可） (4)电路优化：展示交流环节中，有同学提出：“电路中串联一个定值电阻会更好一些。”请你替他说明原因：___________。 16．（25-26九年级上·广东江门·期末）跨学科实践：设计和制作模拟调光灯 【项目提出】调光灯为什么能变光?我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路 【项目分析】让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度；在不改变电源两端电压的情况下，在电路中串联接入一个滑动变阻器，就可以连续改变灯泡的亮度。 【项目实施】活动一、正确使用滑动变阻器 （1）图1是小明同学连接的电路图，可以实现滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗。 （2）滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω、2A”字样。其中“20Ω”指的是__________（填符号）两接线柱间的电阻值。 （3）根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到__________端（选填“A”或“B”） （4）在电路连接完成后闭合开关，发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的________（填符号）两个接线柱接入了电路。 活动二、认识电位器：调光台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （5）电位器的构造如图2是电位器的结构示意图。 （6）电位器的工作原理：如图3，电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变连入电路中电阻片的__________来改变电阻，进而改变电路中的电流，由此改变小灯泡的亮度。 活动三、自制一个模拟的调光灯 （7）小明同学在学习完电位器后，想利用电位器制作一个调光灯，如图4，请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中，用笔画线代替导线连接电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。________ 【展示交流】 （8）如下图为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图，其中能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）________。 A．         B． C．            D． 17．（25-26九年级上·山西太原·期中）跨学科实践 制作简易调光台灯 家用台灯大多可以通过调光装置改变亮度。跨学科实践课上，同学们制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 实验过程中，同学们利用电位器、LED灯等器材制作了图甲所示的调光台灯，图乙是电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，LED灯与电位器串联，转动滑片即可调节LED灯的亮度。 (1)电位器是通过改变接入电路中电阻丝的__________来改变电阻，从而改变LED灯亮度的。顺时针旋转电位器的滑片时，LED灯变亮，则电位器连入电路的两个接线柱是_________（填写接线柱对应的字母）。 (2)与白炽灯相比，用LED灯做光源将电能转化为__________能的效率更高。 (3)某小组展示作品时，调节LED灯由暗变亮的过程中，灯突然被烧坏。要使灯不被烧坏提出一条可行的改进建议_____。 18．（25-26九年级上·广东深圳·期中）跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 台灯是生活中最常见的家用电器之一。生活中为了保护视力，在不同使用场景（例如书写文字和使用电脑）时，对光亮度有着不同的需求，因此很多台灯都有可调亮度的功能。同学们学习了电学知识后也想制作一个简易调光台灯。 【项目分析】 要制作一个简易调光台灯，需要完成以下任务。 （1）了解简易调光台灯的工作原理。 （2）设计一台简易调光台灯。 （3）选择元件，完成制作。 【项目实施】 （4）小李同学选择用实验室中的电阻设计了一个电路，如图甲所示，此电路中______（填“能”或“不能”）改变灯泡的亮度。 （5）小马同学选择用滑动变阻器来调节灯泡亮度，他设计的电路图如乙所示。但在实验中他发现，只移动滑动变阻器的滑片，并不能让小灯泡熄灭。于是他再次改进电路设计（如下图所示），在确保电路安全的前提下，下列能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）______。 （6）由于滑动变阻器体积较大，他们又找来电位器来代替图乙中的滑动变阻器，电位器的结构图如丙所示，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动旋钮可以改变接入电路的电阻，它的原理是通过改变电位器接入电路中电阻丝的________（选填“长度”或“横截面积”）从而改变接入电路中的电阻。为了顺时针旋转旋钮时电灯变亮，则应该选择________（选填“AB”、“AC”或“BC”）接线柱接入电路。 【展示交流】 （7）同学们展示了自己利用电位器制作的调光台灯，闭合控制开关，旋转电位器的旋钮，小灯泡可以改变亮度，当旋钮旋转到一端时，发现小灯泡不发光。小组同学思考既然可以通过旋转旋钮调节小灯泡从发光到熄灭，就可以去掉电路中的控制开关，不必断电。 请从节能的角度评价一下他们的做法：________。 （8）为了实现“控制灯泡由亮到灭”，小明设想在电位器的电阻片某一端加上一层绝缘层，使得只要旋转电位器的旋钮就能保证灯泡可以调到熄灭，则绝缘层应靠近图中________（选填“A”或“C”）端。 （9）小伟同学查阅资料发现，很多夜间照明系统会配有声控感应器。其作用相当于一个开关，当遇到声音（如人走路发出的声音）时会闭合，否则断开。某区域的夜晚照明系统的简化图如图所示，其中S为声控感应器。下列有关说法正确的是________。 A．人经过时，L1和L2都会亮     B．人经过时，L1和L2都不会亮 C．人离开后安静时，L1重新亮起     D．人离开后安静时，L2重新亮起 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 ————————————⏩目录⏪———————————— ✍题型培优练································································································1 ✍拓展综合练································································································7 ✍新题追踪练······························································································10 ✍题型培优练 1. 在自制调光台灯的电路中，能够实现调光功能的核心元件是（　　） A．开关 B．小灯泡 C．滑动变阻器 D．导线 【答案】C 【详解】A．开关仅控制电路通断，不能调节小灯泡亮度，故A不符合题意； B．小灯泡是发光元件，不能调节自身亮度，故B不符合题意； C．滑动变阻器通过改变接入电路的电阻，调节电流大小，从而改变小灯泡的亮度，故C符合题意； D．导线仅起导电作用，不能调节小灯泡亮度，故D不符合题意。 故选C。 2. 在“设计制作一个调光灯”的实践活动中，小明设计了如图所示的电路，电源使用三节铅蓄电池串联，小灯泡的额定电压为3V，AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流，小华同学提出了改进建议，关于以下建议，你认为合理的是（　　） A．铅笔芯换成铜丝更好 B．为保护灯泡，可以在AP之间做一个标记，防止接入阻值太小 C．为使灯泡亮度变化更明显，应选用更短的铅笔芯 D．为使灯泡亮度变化更明显，电源电压越高越好 【答案】B 【详解】A．该电路是通过改变接入电路阻值来实现调光的，铜丝的电阻极小，无法起到改变电路电阻的作用，不能实现调光，因此将铅笔芯换成铜丝的建议不合理，故A不符合题意； B．接入阻值太小时，电路电流会过大，可能烧坏灯泡。在 AP 间做标记限制最小阻值，可保护灯泡，建议合理，故B符合题意； C．更短的铅笔芯电阻更小，电阻变化范围小，灯泡亮度变化更不明显，建议不合理，故C不符题意； D．电源电压过高会超过灯泡额定电压，可能烧坏灯泡，建议不合理，故D不符题意。 故选B。 3. 为了保护视力，需设计一盏能连续调节亮度的台灯，下列电路图符合要求的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．当开关闭合后，灯与定值电阻串联，电路不变化，电流也不变化，所以灯的亮度也不会变化，故A不符合题意； B．滑动变阻器能改变与之串联的用电器两端的电压和电路中的电流，当开关闭合后，灯与滑动变阻器串联，灯的亮度能逐渐变化，所以能连续调节亮度，故B符合题意； C．当开关闭合后，灯与定值电阻并联，电路不变化，灯的电流也不变化，所以灯的亮度也不会变化，故C不符合题意； D．当开关闭合后，台灯与滑动变阻器并联，并联电路互相不影响，所以滑片滑动时，灯的亮度不变 ，故D不符合题意。 故选B。 4．跨学科实践小组准备制作一个可调光台灯，他们准备了电源、开关、导线、LED灯，以及如图所示的电位器（变阻器）。下列关于电路设计的讨论正确的是（    ） A．电位器应与灯泡并联 B．将接线柱a、c接入电路可实现调光功能 C．为使灯泡亮度变化明显，应选用电阻丝长度较长的电位器 D．若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将a、b接线柱接入电路 【答案】C 【详解】A．电位器应与灯泡串联，才能通过改变自身电阻来改变电路电流，实现调光，故A错误； B．将接线柱a、c接入电路时，电位器相当于一个定值电阻（电阻丝全部接入），滑片移动无法改变接入电阻，灯泡亮度不变，故B错误； C．为使灯泡亮度变化明显，即电流的变化比较大，则需要电路电阻变化较大。电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变其接入电路中的电阻，电阻丝的长度越大，电阻越大，可调范围越大，故C正确； D．将a、b接线柱接入电路时，顺时针旋转会使接入的电阻丝长度变长，电阻变大，电流变小，灯泡变暗，故D错误。 故选C。 5. （多选题）小明在“跨学科实践：制作简易调光灯”活动中，利用LED灯、电位器、纸杯筷子等材料制作了如图所示调光灯，关于该简易调光灯，符合的是（　　） A．电位器应该与灯泡并联 B．电位器应该与灯泡串联 C．LED灯的核心材料是超导体 D．转动电位器旋钮改变的是电阻的长度 【答案】BD 【详解】AB．电位器本质是滑动变阻器，要调节灯泡亮度，需要改变电路中的电流，只有电位器和灯泡串联时，才能通过改变总电阻改变电路电流，起到调光作用，故A不符合题意，B符合题意； C．LED灯的核心元件是发光二极管，制作材料是半导体，故C不符合题意； D．电位器的工作原理就是通过转动旋钮，改变接入电路中电阻丝的长度，从而改变电阻大小，故D符合题意。 故选BD。 6. 在制作简易调光台灯时，从节能角度考虑，应优先选用_____（选填“白炽灯”或“LED灯”）；如图为一种电位器结构示意图，要求滑片顺时针转动时，电位器接入电路中的阻值变小，应将接线柱______（选填“”或“”）接入电路。 【答案】 LED灯 bc 【详解】[1]相同亮度下，LED灯的电能转化为光能的效率远高于白炽灯，多余能量更少以热能形式浪费，相同亮度能耗更低，因此从节能角度优先选用LED灯。 [2]电位器通过改变接入电路的电阻丝长度改变电阻，要求滑片顺时针转动时阻值变小，说明接入的电阻丝长度变短，因此选接线柱bc。 7. 小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的，它是一种_________（选填“导体”或“绝缘体”）。该台灯的电路图如图甲所示，如果用导线将A、B两点连接起来，电路将会__________。控制亮度主要通过电位器来实现，电位器结构如图乙所示，当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，我们应该_________（选填“顺时针”或“逆时针”）移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 绝缘体 短路 顺时针 变小 【详解】[1]该台灯外壳是塑料的，塑料是一种绝缘体。 [2]如果用导线将A、B两点连接起来，即将电源正负极直接用一根导线连接，电路将会发生短路。 [3]当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，即电流变大，即将电位器接入阻值调小，故顺时针调节滑片减小电阻丝接入长度从而减小阻值。 [4] 如果其内部的电阻片制作的更厚一些，电阻横截面积会增大，阻值会变小。 8. 如图所示，小明要设计一款可调光台灯，将灯泡和电位器组成________（选填“串联”或“并联）电路，其中电位器有a、b、c三个接线柱，想要顺时针旋转滑片时灯泡变亮，应将_______（选填“ab”或“bc”或“ac”）接线柱接入电路。 【答案】 串联 bc 【详解】[1 ]在可调光台灯电路中，为了调节灯泡的亮度，通过灯泡的电流需要受到电位器的影响，所以灯泡和电位器应组成串联电路。 [2]观察电位器结构，当把bc接线柱接入电路时，顺时针旋转滑片，电阻丝连入电路的长度变短，电阻变小，电流变大，灯泡变亮。 9. 有一种混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如图1所示。当闭合开关，“定时开关”处于闭合状态时，播放器______（选填“会”或“不会”）播放音乐；如图2所示，是音乐播放器上用以调节音量的一种电位器，它的实质是一个________，下图3为其说明书中的内部结构示意图。使用时，接线柱O必须接入电路。如果想在逆时针旋转滑动触头时音量变大，则还应将接线柱_______（“a”或“b”）接入电路。 【答案】 不会 滑动变阻器 a 【详解】当闭合开关S，“定时开关”处于闭合状态时，播放器被短路，电路为指示灯的简单电路，播放器不会播放音乐。 根据电位器的使用方法，将Oa或Ob接入电路中，转动旋钮带动滑动触头滑动，可见电位器就是一个滑动变阻器，转动旋钮改变了接入电路的电阻，从而改变了电路中的电流，达到调节收音机音量的目的。 故如果想在逆时针旋转滑动触头时音量变大，应使接入电路的电阻减小，根据I=U/R可知，电路中的电流会变大，即音量增大，故还应将接线柱a接入电路。 10. 电风扇的5挡调速开关电位器的结构图如下图，它具有开关和滑动变阻器的特点，用笔画线代替导线，将图中元件连接成电路，要求：1挡电动机转速慢5挡转速最快。（导线不要交叉） 【答案】见下图。 【详解】电压一定时，电路电阻越大，电流越小，电动机转速越慢。题目要求：1挡（滑片在1位置）转速慢，则接入电阻最大；5挡（滑片在5位置）转速最快，则接入电阻最小；要满足要求，需要将B（滑片接线端）和C（电阻丝5端接线端）接入电路；将学生电源、电风扇电动机、电位器（B和C两个接线柱）串联即可，据此作图。 11. 设计台灯 （1）选择光源。实验室用的小灯泡可以作为①______； （2）选择变阻器。制作简易调光台灯的关键是改变台灯的②______，这可以通过改变灯泡两端的③______来实现。在串联电路中，利用变阻器能够改变电路中的④______，从而改变灯泡两端的电压，由此改变灯泡的亮度； （3）设计电路。设计调光台灯的电路，选择合适的电源、小灯泡和变阻器，电源电压和小灯泡的规格要匹配； （4）设计支架和灯罩。画出设想中的台灯草图，各个器件要安排紧凑，使台灯美观、结实、便于移动。尽量选用方便易得的材料作为台灯支架，使做出的台灯能稳定地立在桌上。灯罩需要具有较好的反光性能； （5）制作台灯。 【答案】 光源 亮度 电压 电阻 【详解】能够发光的物体为光源，实验室用的小灯泡可以自己发光，故小灯泡可以作为光源。 调光就是改变小灯泡发光时的亮度，故制作简易调光台灯的关键是改变台灯的亮度，灯泡的亮度与实际功率有关，在电阻一定时，与两端的电压有关，故可以通过改变灯泡两端的电压来实现。根据串联分压规律可知，在串联电路中，电阻越大，分得电压越多，利用变阻器能够改变电路中的电阻，从而改变灯泡两端的电压，由此改变灯泡的亮度。 12. 生活处处有创新，小华同学利用电位器动手制作一个亮度可调的台灯，电位器实物如图甲，其内部结构如图乙。 （1）电位器是通过改变接入电路中电阻片的________来改变电阻的，图乙中若将AB接入电路中，顺时针转动旋钮，接入电路中的电阻阻值________，台灯________。 （2）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。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“短路”）。 【答案】(1) 长度；变小；变亮；(2)断路 【详解】（1）电位器的本质是滑动变阻器，它是通过改变接入电路中电阻片的长度来改变电阻大小的。 图乙中若将AB接入电路，顺时针转动旋钮时，滑片会向靠近A的方向移动，接入电路的碳膜电阻片长度变短，因此接入电路的电阻阻值变小。 电阻变小时，电路中的电流会变大，小灯泡的实际功率增大，所以台灯变亮。 （2）碳膜电阻片磨损严重，会导致电路中电阻片与滑片接触时而接触，时而断开，电路出现断开的情况，电流无法连续通过，这种情况属于断路。 ✍拓展综合练 13．跨学科实践：制作简易调光台灯 （1）制作简易调光台灯的目的是_______。 A．增加台灯的亮度           B．改变台灯的亮度以适应不同需求 C．延长台灯的使用寿命       D．减少台灯的耗电量 （2）在生活中需要的阅读灯就应用到调光台灯。 （一）光源的选择 （3）在制作简易调光台灯时可以选用实验室小灯泡作为光源。 （4）在日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要有以下两个优点：一是节能高效，二是使用寿命长。 （二）怎样改变光源的亮度 （5）调光台灯可以通过在电路中增加一个调光装置来改变台灯的亮度，该调光装置其实就是一个滑动变阻器，该元件应与灯泡串联，通过改变该装置连入电路的电阻，进而改变通过灯泡的电流，从而调节灯泡的亮度。 （三）台灯的实用性设计 （6）为了使得台灯结构小巧，选择将电位器接入电路。 （7）调光台灯的制作涉及多方面的物理知识，如灯罩的作用是利用光的_______来增强台灯亮度：灯座应使用较重的材料制作，这是通过降低台灯整体的_______来提高其稳定性。 【项目实施】 （8）小明选择器材制成了如图甲所示的台灯，其中所用到的电位器是一种变阻器。 （9）如图乙所示是电位器的结构示意图，为了保证顺时针转动时，灯泡变亮，应该选择_______接线柱接入电路，正确连接电路制成台灯后发现，变阻器电阻最大时，灯泡仍发光，于是他设想在电阻片某一端加上一层绝缘层，保证灯泡可以调到熄灭，此时绝缘层应靠近图中_______（填“A”或“C”） 端。 （10）小明没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图丙所示。也能改变灯泡亮度，此电路与小明的电路对比，其缺点是_______。 【答案】 B 反射 重心 AB C 不能连续调节灯泡的亮度 【详解】A．简易调光台灯可以改变台灯亮度，增加台灯的亮度只是其中的一个功能，故A不符合题意； B．制作简易调光台灯的目的是改变台灯的亮度以适应不同需求；故B符合题意； C．制作简易调光台灯对延长台灯的使用寿命作用微乎其微，故C不符合题意； D．将调光台灯的亮度调暗，可以减少台灯的耗电量，但这不是简易调光台灯的主要目的，故D不符合题意。 故选B。 灯罩内表面是光滑、反光的白色或银色表面，把原本会向侧面、后面散射掉的光线，通过光的反射，集中反射到需要照明的区域来增强台灯的亮度。 灯座应使用较重的材料制作，台灯整体质量分布靠下，这是通过降低台灯整体的重心来提高其稳定性。 为了保证顺时针转动时，灯泡变亮，电路中电流应该变大，电位器的电阻变小，电位器的电阻片变短，故应选择AB接线柱接入电路。 变阻器电阻调到最大后，调到绝缘层时灯泡可以熄灭，绝缘层应靠近图中C端。 由丙图可知，该电路可实现灯泡亮度三挡调节，但不能连续调节灯泡的亮度。 14. 跨学科实践：制作简易调光台灯 （一）项目提出： 调光灯为什么能调节灯的亮度？我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路？ （二）项目分析： 灯泡的亮度发生变化可以有多种方法： （1）改变电池组中串联电池的___________会影响灯泡的亮度。 （2）在不改变电源两端电压的情况下，在电路中接入一个___________，就可以连续改变灯泡的亮度。 （三）项目实施： 任务一：设计调光台灯的简易模型 同学们用相同的铅笔芯、曲别针、导线夹、电源等器材设计了如图所示的四种方案。当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，小灯泡的亮度变化最大的是___________。 任务二：设计调光台灯的电路 （1）闭合旋钮开关，并调节旋钮即可调节台灯的亮度。调节旋钮实际就是调节电位器（可看作滑动变阻器）连入电路的阻值。 （2）老师认为加一个定值电阻会更好一些，理由是___________。 任务三：制作一个调光台灯 （1）调光台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （2）如图甲所示的调光型台灯，通过旋动下方连接碳膜电阻的旋钮，调节灯的亮度。调节亮度的电位器如图乙所示，它相当于一个滑动变阻器，当A、B端接入电路时，顺时针旋转旋钮，台灯的亮度___________（选填“变亮”或“变暗”）。 （四）项目拓展： 台灯都有一个较大且较重的底座，这里包含的物理道理是：增大支撑面，降低___________，提高稳定程度，防止倾倒。 【答案】 节数 滑动变阻器 C 保护电路，防止当滑动变阻器接入电路的阻值过小时损坏电路 变暗 重心 【详解】[1]改变电池组中串联电池的节数，电源电压会改变，根据欧姆定律I=U/R，在灯泡电阻不变时，电压改变会使通过灯泡的电流改变，从而影响灯泡的亮度。 [2]滑动变阻器可以通过改变接入电路的电阻大小，来改变电路中的电流大小，进而连续改变灯泡的亮度。所以在不改变电源两端电压的情况下，在电路中接入一个滑动变阻器，就可以连续改变灯泡的亮度。 [3]设每根铅笔芯的电阻为R。 图A：曲别针在铅笔芯左端时，连入电路的阻值为R，曲别针在铅笔芯右端时，连入电路的阻值为0，变阻范围是0∼R。 图B：两根铅笔芯并联，根据并联电阻公式 曲别针在铅笔芯左端时，连入电路的阻值为R/2，曲别针在铅笔芯右端时，连入电路的阻值为0，变阻范围是0∼R/2。 图C：曲别针在铅笔芯左端时，连入电路的阻值为0，曲别针在铅笔芯右端时，两根铅笔芯串联，连入电路的阻值为 变阻范围是0∼2R。 图D：当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，连入电路的阻值始终为R。 因为电源电压不变，根据I=U/R，电阻变化范围越大，电流变化范围越大，小灯泡的亮度变化就越大。图C的变阻范围最大，所以当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，图C中小灯泡的亮度变化最大。故选C。 [4]在电路中，电位器可看作滑动变阻器，当它接入电路的阻值过小时，电路中的电流会过大，可能会损坏电源或灯泡。串联一个定值电阻，可以在电位器阻值过小时，对电流起到一定的限制作用，从而保护电路。 [5]当A、B端接入电路时，顺时针旋转旋钮，电位器接入电路的碳膜电阻长度变长。根据电阻的决定因素，在材料和横截面积一定时，长度越长电阻越大，所以此时电位器接入电路的电阻增大。由欧姆定律R可知，在电源电压不变的情况下，电阻增大时，电路中的电流减小。因为灯泡的亮度由实际功率决定，，电流减小，灯泡的实际功率减小，所以台灯的亮度变暗。 [6]台灯有较大且较重的底座，较大的底座增大了支撑面，较重的底座使得整体的重心降低，从而提高了台灯的稳定程度，防止倾倒。 ✍新题追踪练 15．（25-26九年级上·山西吕梁·阶段检测）跨学科实践。 制作简易可调速风扇 学习了变阻器的相关知识后，同学们成立了制作简易可调速风扇的项目小组，制订了“需求分析——方案设计——动手制作——测试优化——展示交流”的学习流程，研究了变阻器原理，收集材料制作了可调速风扇模型。 实验材料：微型小风扇、电位器（标有、、三个接线端）、开关、导线、电池盒（3V电源）。 电路连接说明：将微型小风扇与电位器串联后接入电路，通过旋转电位器旋钮改变电路中的电阻，从而调节风扇转速。 (1)电位器连接：如图，同学们选择电位器、、三个接线端中的___________两个接线柱连入电路中，可使逆时针旋转旋钮时，风扇转速变快； (2)能量转化：可调速风扇工作时的能量转化情况为___________； (3)故障排查：某同学在测试时发现小风扇无法转动，出现这种情况的原因可能是___________；（答出一点即可） (4)电路优化：展示交流环节中，有同学提出：“电路中串联一个定值电阻会更好一些。”请你替他说明原因：___________。 【答案】(1)、；(2)电能转化为机械能；(3)导线接触不良；(4)见解析 【详解】（1）逆时针旋转旋钮时，风扇转速变快，说明此时通过风扇的电流变大，电位器两端电压不变，说明电位器接入电路的电阻变小，即逆时针旋转旋钮时，电位器接入电路的电阻丝的长度变短，由图可知，此时应该接b、c两个接线柱。 （2）可调速风扇工作时消耗电能，风扇转动具有机械能，将电能转化为机械能。 （3）某同学在测试时发现小风扇无法转动，出现这种情况的原因可能是导线接触不良存在断路，或者电池电量不足造成通过小风扇的电流太小等。 （4）电路中串联一个定值电阻，可以防止当电位器移动到阻值最小处时，电路中的电流过大烧坏小风扇，对电路起到保护作用。 16．（25-26九年级上·广东江门·期末）跨学科实践：设计和制作模拟调光灯 【项目提出】调光灯为什么能变光?我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路 【项目分析】让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度；在不改变电源两端电压的情况下，在电路中串联接入一个滑动变阻器，就可以连续改变灯泡的亮度。 【项目实施】活动一、正确使用滑动变阻器 （1）图1是小明同学连接的电路图，可以实现滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗。 （2）滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω、2A”字样。其中“20Ω”指的是__________（填符号）两接线柱间的电阻值。 （3）根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到__________端（选填“A”或“B”） （4）在电路连接完成后闭合开关，发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的________（填符号）两个接线柱接入了电路。 活动二、认识电位器：调光台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （5）电位器的构造如图2是电位器的结构示意图。 （6）电位器的工作原理：如图3，电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变连入电路中电阻片的__________来改变电阻，进而改变电路中的电流，由此改变小灯泡的亮度。 活动三、自制一个模拟的调光灯 （7）小明同学在学习完电位器后，想利用电位器制作一个调光灯，如图4，请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中，用笔画线代替导线连接电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。________ 【展示交流】 （8）如下图为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图，其中能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）________。 A．        B． C．            D． 【答案】 AB B CD 长度 见下图 C 【详解】[1]“20Ω” 指的是滑动变阻器的最大阻值，即A、B两接线柱间的电阻值。 [2]为保护电路，闭合开关前滑片应滑到最大阻值端。 根据题意，滑片向右移动时灯泡变暗（电阻变大），说明B端是最大阻值端。 因此，滑片P应滑到B端。 [3]灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭，说明电路中电流过大，原因是滑动变阻器接入了C、D（上面两个接线柱），此时电阻为0。 [4]电位器是变形的滑动变阻器，通过改变连入电路中电阻片的长度来改变电阻，进而改变电流和灯泡亮度。 [5]要求顺时针旋转滑片时灯泡变暗（电阻变大），需要让接入的电阻片长度增加。 应选择B、C接线柱，当滑片顺时针旋转时，接入B、C间的电阻片变长，电阻变大。 故将电位器的B、C接入电路，与灯泡串联，如图所示： [6]要实现 “灯泡由亮到灭”，需要滑动变阻器能让通过灯泡的电流从大到小变为0。 A．滑动变阻器与灯泡串联，只能调节亮度，不能让灯泡熄灭，故A不符合题意； B．灯泡被短路，灯泡不亮，故B不符合题意； C．滑动变阻器滑片移动时，灯泡两端电压可从电源电压逐渐降到 0，能实现由亮到灭，故C符合题意； D．滑动变阻器与灯泡并联，并联电路中，用电器可以独立工作，互不影响，滑动变阻器滑片不在最左端，移动滑片，不改变灯泡亮度，滑片移至最左端，会导致电源短路，损坏器材，故D不符合题意。 故选C。 17．（25-26九年级上·山西太原·期中）跨学科实践 制作简易调光台灯 家用台灯大多可以通过调光装置改变亮度。跨学科实践课上，同学们制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 实验过程中，同学们利用电位器、LED灯等器材制作了图甲所示的调光台灯，图乙是电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，LED灯与电位器串联，转动滑片即可调节LED灯的亮度。 (1)电位器是通过改变接入电路中电阻丝的__________来改变电阻，从而改变LED灯亮度的。顺时针旋转电位器的滑片时，LED灯变亮，则电位器连入电路的两个接线柱是_________（填写接线柱对应的字母）。 (2)与白炽灯相比，用LED灯做光源将电能转化为__________能的效率更高。 (3)某小组展示作品时，调节LED灯由暗变亮的过程中，灯突然被烧坏。要使灯不被烧坏提出一条可行的改进建议_____。 【答案】(1) 长度；B和C；(2)光；(3)见解析 【详解】（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LED灯亮度的目的。 若想顺时针旋转滑片，使LED灯变亮，则电位器接入电路中的电阻会变小，故应该将电位器的B、C两个接线柱连入电路。 （2）白炽灯所消耗的电能大部分转化为内能，少量转化为光能；而LED灯由半导体制成，内能损失极少，大部分转化为光能，因此电能转化为光能的效率远高于白炽灯。 （3）LED灯被烧坏的核心原因是通过灯的电流过大，超过其额定电流，若想要灯不被烧坏，应该减小通过电路中的电流，故可在电路中串联一个电阻或是换用电压更小的电源。 18．（25-26九年级上·广东深圳·期中）跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 台灯是生活中最常见的家用电器之一。生活中为了保护视力，在不同使用场景（例如书写文字和使用电脑）时，对光亮度有着不同的需求，因此很多台灯都有可调亮度的功能。同学们学习了电学知识后也想制作一个简易调光台灯。 【项目分析】 要制作一个简易调光台灯，需要完成以下任务。 （1）了解简易调光台灯的工作原理。 （2）设计一台简易调光台灯。 （3）选择元件，完成制作。 【项目实施】 （4）小李同学选择用实验室中的电阻设计了一个电路，如图甲所示，此电路中______（填“能”或“不能”）改变灯泡的亮度。 （5）小马同学选择用滑动变阻器来调节灯泡亮度，他设计的电路图如乙所示。但在实验中他发现，只移动滑动变阻器的滑片，并不能让小灯泡熄灭。于是他再次改进电路设计（如下图所示），在确保电路安全的前提下，下列能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）______。 （6）由于滑动变阻器体积较大，他们又找来电位器来代替图乙中的滑动变阻器，电位器的结构图如丙所示，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动旋钮可以改变接入电路的电阻，它的原理是通过改变电位器接入电路中电阻丝的________（选填“长度”或“横截面积”）从而改变接入电路中的电阻。为了顺时针旋转旋钮时电灯变亮，则应该选择________（选填“AB”、“AC”或“BC”）接线柱接入电路。 【展示交流】 （7）同学们展示了自己利用电位器制作的调光台灯，闭合控制开关，旋转电位器的旋钮，小灯泡可以改变亮度，当旋钮旋转到一端时，发现小灯泡不发光。小组同学思考既然可以通过旋转旋钮调节小灯泡从发光到熄灭，就可以去掉电路中的控制开关，不必断电。 请从节能的角度评价一下他们的做法：________。 （8）为了实现“控制灯泡由亮到灭”，小明设想在电位器的电阻片某一端加上一层绝缘层，使得只要旋转电位器的旋钮就能保证灯泡可以调到熄灭，则绝缘层应靠近图中________（选填“A”或“C”）端。 （9）小伟同学查阅资料发现，很多夜间照明系统会配有声控感应器。其作用相当于一个开关，当遇到声音（如人走路发出的声音）时会闭合，否则断开。某区域的夜晚照明系统的简化图如图所示，其中S为声控感应器。下列有关说法正确的是________。 A．人经过时，L1和L2都会亮     B．人经过时，L1和L2都不会亮 C．人离开后安静时，L1重新亮起     D．人离开后安静时，L2重新亮起 【答案】 能 C 长度 AB 见解析 C D 【详解】（4）开关S连接1时，灯泡和电阻R1、R串联，开关S连接2时，电阻R短路，灯泡与电阻R1串联，开关S连接3时，电阻R1、R短路，电路中只有灯泡，三种连接方式电路的总电阻变化，电流也可以改变，所以此电路中能改变灯泡的亮度。 （5） A．可以连续调节灯泡的亮度，但是灯泡不能熄灭，故A不符合题意； B．在移动过程中，灯泡始终被短路，灯泡不发光，滑片移动到右端时，会将电源短路，故B不符题意； C．灯泡与滑动变阻器的左侧部分并联，然后与滑动变阻器的右侧部分串联，且滑片移动到最左端时，灯泡被短路不发光，所以能控制灯泡由亮到灭，故C符合题意； D．灯泡与滑动变阻器并联，根据并联电路特点可知，移动滑片时，灯泡亮度不变，故D不符合题意。 故选C。 （6）电位器的工作原理是改变了电阻丝的长度，进而改变电路中的总电阻，影响电路中的电流，从而调节小灯泡的亮度。 当将电位器A和B接线柱接入电路时，此时接入电路的电阻丝为左半部分，当顺时针旋转旋钮，接入电路的电阻丝变短，阻值变小，电流变大，灯泡变亮。 （7）从节能角度看，旋钮旋转到使灯泡不发光时，电路中仍有电流通过电位器等元件，会消耗电能，而控制开关可在不需要使用台灯时彻底切断电路，达到节能目的。 （8）电位器逆时针旋转时，灯泡的亮度变暗，要控制灯泡由亮到灭，则绝缘层应靠近图中C端。 （9）声控感应器遇到声音时会闭合，没有声音时会断开，人经过发出声音时，声控感应器闭合，灯泡L2被短路，L1亮，L2不亮，人离开后安静时，声控感应器断开，L2重新亮起，故ABC错误，D正确。 故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $