第16.5节 跨学科实践：制作简易调光台灯（高效培优·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第16.5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作简易调光台灯 03 避坑指南·解题通法 角度01 电位器的原理及使用 角度02 制作简易调光台灯 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.理解简易调光台灯的工作原理：滑动变阻器与灯泡串联，通过改变电阻来改变电路中的电流，从而改变灯泡亮度。 2.能够根据功能要求完成调光台灯的电路设计、选材、组装与调试工作。 3.排查自制台灯的电路故障，分析亮度无法调节的原因；对比简易模型和家用调光台灯的区别。 4.在实践过程中强化安全用电意识，兼顾作品的实用性与外观设计。 1.核心电路：灯泡和滑动变阻器（电位器）串联；不能并联，并联无法起到调光作用。 2.接线注意：闭合开关前滑动变阻器滑片应当调到接入最大阻值位置，保护小灯泡，防止灯泡烧坏。 3.常见故障分析：灯泡始终很亮无法调光→滑动变阻器接成上面两个接线柱；灯泡始终不亮→电路断路；亮度调节效果不明显，说明滑动变阻器最大阻值偏小。 4.家用调光台灯除了滑动变阻器式，很多是电子调压调光；简易模型有局限性，制作时避免直接接入家庭 220V 交流电，只用低压电源进行实验。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作简易调光台灯 1、学习目标 （1）观察台灯的调光功能，知道台灯的调光原理。 （2）了解电路元件的作用，掌握电路连接的基本方法。 （3）经历调光台灯的制作过程，提高动手操作能力，发现问题、解决问题的能力，提高实验技能。 2、项目原理：变阻器与灯泡串联，利用变阻器改变电路中的电阻，改变灯泡两端的电 压，改变灯泡的亮度. 3.项目跨学科分析： （1）光源的选择：实验室用的小灯泡或市面上的发光二极管。 （2）改变光源的亮度：通过调节变阻器接入电路的阻值，来实现改变灯泡的亮度。 （3）加强台灯的实用性：利用电位器与灯泡 串联，改变接入电路的阻值，可连续控制灯泡的 亮度；选择内表面较光滑的灯罩，增强反光效 果；选择大小合适的底座，增强台灯的稳定性。 4、项目实施关键： （1）设计台灯：①电源电压、小灯泡和变阻 器的规格要匹配，在不损坏器材的前提下，灯泡的亮度变化要明显；②金属(或塑料)管的粗 细长短、灯座的大小及灯罩的反光效果要合适，既实用又美观。 （2）制作台灯：①各个器件要安排紧凑，将电池盒、开关、电位器等固定在底座上；②连接电路时开关要断开，将变阻器调到最大阻值处，检查电路无误后，再闭合开关；③逐渐减小变阻器接入电路的阻值，观察小灯泡的亮度变化。 5、展示交流 （1）向其他同学展示介绍你的作品。 （2）与其他同学交流，看看谁做的台灯既实用又漂亮，还有哪些地方需要改进。 6、电位器：某些家用电器音量调节的器件实质是一种变阻器，通常称为电位器。它通过机械式旋钮调节阻值的大小，其结构如图，可调节亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅等也都含有电位器。 【深化点拨】 1．跨学科实践解题方法点拨 （1）为了调节台灯亮度，变阻器与灯泡应该串联。 （2）变阻器通过改变接入电 路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度。 （3）如果找不到某些器材和工具，想一想能否用其他器材代替。 2．电位器与滑动变阻器的对比：将电位器与滑动变阻器进行对比，会发现它们的实质都是通过改变接入电路的金属导体的长度来改变电阻。 1．如图所示，甲为某调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器的结构图，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．电位器应该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是相同的 C．若只将A、B接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 D．若只将A、C接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 2．如图是小颜自制的简易调光灯。 (1)小灯泡中的电流方向为_________（选填“到”或“到”）； (2)若松开夹子，电源两端_________（选填“有”或“没有”）电压，灯泡不亮，电路中无电流；铅笔芯的电阻阻值_________（选填“等于”或“不等于”）零。 (3)若将灯泡换成发光二极管，发光二极管是半导体，其具有_________性。 3．同学们进行跨学科实践活动：设计和制作简易调光台灯。 项目提出：我们有一盏台灯电路如图甲，能否设计并制作一盏能连续调节灯泡亮度的台灯？ 项目分析：让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池节数或改变串联的电阻可以影响灯的亮度；电路中连接滑动变阻器可以调节灯的亮度； 项目实施： (1)设计电路：如图乙是两个同学设计的台灯调光电路，你认为图______方案更好一些，理由是______； (2)认识电位器：图丙中的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，进而改变电流； (3)自制简易调光灯：在图丁中请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。 跨学科实践：制作简易调光台灯的综合应用及解题步骤 1.核心原理：必须“掌握串联分压与功率控制” （1）电路结构：滑动变阻器必须与灯泡串联。 原理：根据欧姆定律，移动滑片改变接入电路的电阻丝长度，从而改变总电阻，进而改变电路中的电流I。 亮度变化：根据 P=I2R，灯泡电阻R基本不变，电流I越大，实际功率P越大，灯泡越亮。 （2）避坑点：若将变阻器与灯泡并联，只能改变干路电流，无法独立调节灯泡支路的电流（在电源电压不变的理想情况下），也就无法调光。 2.元件选择与连接：工程实践中，元件选不对，不仅无法工作，还可能烧坏器材。 （1）变阻器选择： 允许通过的最大电流：必须大于灯泡正常发光时的电流，否则变阻器会烧断。 最大阻值：阻值过大可能导致调节不线性（稍微一动就灭），阻值过小可能调光范围不够。通常选择与灯泡电阻数量级相当的变阻器。 （2）接线规则：滑动变阻器必须遵循“一上一下”的接法。 作用判断：接入电路的电阻丝是下接线柱到滑片之间的部分。滑片远离下接线柱，电阻变大，灯变暗。 3.调试与安全：必须“规范操作流程” （1）初始状态：闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处。 目的：保护电路，防止电流过大烧坏灯泡或电源。 （2）故障排查： 灯不亮且调光无效：检查是否接了上面两个接线柱（相当于导线）或下面两个接线柱（相当于定值电阻）。 闪烁或接触不良：检查滑片与电阻丝是否接触紧密，或者导线连接是否松动。 角度01 电位器的原理及使用 1．电位器和滑动变阻器都是变阻器，它们的原理都是通过改变导体接入电路中的长度从而改变电流。如图是某电位器的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A．若利用电位器改变小灯泡的亮度，必须使电位器与小灯泡并联 B．把A、B接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，电路中的电流变小 C．把B、C接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，接入电路的电阻变大 D．把A、C接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，接入电路的电阻变大 2．如图，是一种调光台灯的旋钮，是一种电位器，实质是一种变阻器。调节旋钮能改变台灯的亮暗程度，电位器必须与灯泡________（选填“串”或“并”）联。已知电位器接入电路的电阻越小，灯泡两端电压越大，若要实现沿逆时针旋转旋钮触片时灯泡变亮，必须将B和________两个接线柱接入电路，该电位器是通过改变接入电路中________来改变台灯的亮度的。 3．可调光台灯对缓解视力问题有一定效果，项目小组想利用图甲中的电位器（相当于滑动变阻器）、干电池、小灯泡、开关、制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目实施】 (1)电位器连接：按照图甲的要求，导线另一端要与图乙中电位器接线柱_________相连。在串联电路中，滑动变阻器改变连入电路中的_________，从而改变灯泡两端的电压。 (2)设计调光台灯电路。在图丙虚线框内设计一个亮度可调的台灯电路图。 【展示交流】 (3)如图丁所示为小明设计的自制调光台灯，为提高小台灯的稳度，防止倾倒，请提出一条合理的建议_________。 (4)考虑到灯罩内要具有良好的反光率，他在灯罩顶部安装一块小平面镜，能够有效地反射光线到书本上，请在模拟图中，画出光路传播的路径。 角度02 制作简易调光台灯 4．如图，甲为某同学制作的简易调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器结构图，ABC为电位器的三个接线柱。转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析错误的是（　　） A．可以选择实验室用小灯泡作为光源，但不能用发光二极管 B．设计的台灯重心较低便于稳定，同时灯罩需要具有较好的反光性能 C．电位器应与调光台灯的灯泡串联，其工作原理与滑动变阻器相同 D．若只将A、B接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡变亮 5．小红在制作简易调光台灯时想通过电位器来连续改变灯泡的亮度，如图甲所示，电位器是一个变形的滑动变阻器。它是通过改变接入电路中电阻片的_________来改变电阻，进而改变电流，改变小灯泡的亮度。小红在电路完成之后，闭合开关发现小灯泡发光很暗，不管怎么旋动滑片，灯泡的亮度都不变，她可能是将电位器的__________（选填“A、B”、“B、C”或“A、C”）接线柱接入了电路。请在乙图中帮小红正确连接电路，要求顺时针滑片时，灯泡变亮________。 6．【项目提出】 （1）制作简易调光台灯的目的是什么改变台灯的亮度以适应不同需求。 【项目分析】 （一）光源的选择 （2）在制作简易调光台灯时可以选用实验室小灯泡作为光源。但在日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要有哪些优点：_______ （二）怎样改变光源的亮度 （3）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变阻器，它的原理是通过改变_______从而改变接入电路中的电阻。该元件应与灯泡_______联，通过改变该装置电阻，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 （4）为了使得台灯结构小巧，选择_______（填“滑动变阻器”或“电位器”）接入电路。 【项目实施】 （5）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 （6）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。 （7）小明按第（5）问连接方式连好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。 【展示交流】 （8）如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）_______ （9）小张没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图丙所示，此电路中_______（填“能”或“不能”）改变灯泡的亮度，与小明的电路对比，其缺点是_______ 【例1】（2025·西藏·中考真题）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． 【深化点拨】 （1）考查滑动变阻器的工作原理，滑动变阻器是依靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小。 （2）考查串、并联电路的特点，串联电路中滑动变阻器可以改变电路中的电流；并联支路之间互不影响，滑动变阻器无法改变另一支路灯泡的工作情况。 （3）考查灯泡亮度的决定因素，灯泡亮度随通过灯泡电流的改变而发生变化，电流变化，亮度才能够连续调节。 （4）考查根据实际需求设计简单电路，能够结合题目要求分析电路是否可以实现对应的调节功能。 【变式1-1】如图所示的电路中，MB、NC是两根相同的电阻丝，A为导线，下列说法正确的是（　　） A．S和A接触，当P向右移动时灯变暗 B．S和B接触，当P向右移动时灯变亮 C．S和C接触，当P向左移动时灯变亮 D．S和C接触，当P向右移动时灯变亮 【变式1-2】如图所示为小南设计的“调光电路”，闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针没有偏转。小南用一根导线来检测故障，当用导线连接b、c时，电流表不偏转，连接a、b时，电流表指针明显偏转；请根据以上现象判断电路故障可能是________。 【变式1-3】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。 ⚡基础速刷 1．如图所示，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大的接法是（　　） A． B． C． D． 2．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 3．某校跨学科活动小组开展制作滑动变阻器的项目，小明同学在制作过程中，得出以下结论，你认为不合理的是（　　） A．同种材料的导体，横截面积相同时，导线越长，电阻越大 B．同种材料的导体，长度相同时，横截面积越大，电阻越小 C．长度、横截面积都相同的不同材料的导体，其电阻一般不同 D．导体的电阻与两端电压成正比、与通过的电流成反比 4．小明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。如下图所示，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______（选填“能”或“不能”）完全熄灭。 5．在“制作简易调光灯”的实践活动中，小明使用了一个电位器来调节灯泡亮度，如图所示。当逆时针旋转旋钮时，灯泡变亮，说明此时电位器接入电路的电阻变________。该台灯带有灯罩，灯罩主要利用光的________来集中光线。为了让灯泡产生的热量尽快散发，延长使用寿命，应该选用________（选填“金属”或“塑料”）材质的灯罩。 6．(1)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。 (2)某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100g水、200g水、100g煤油进行加热，如图所示。 ①若要探究不同物质的吸热差异应选择___________（选填“甲、乙、丙”中的两个）两图进行对比实验。 ②在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图丁，分析可知100g煤油对应的图像是____________（选填“b”或“c”），已知水的比热容大于煤油的比热容。 🚀能力跃升 7．小军学习物理后制作了如图甲所示的简易的调光台灯。电位器是调节其亮度的装置，乙为电位器的内部结构示意图。下列关于该台灯的说法正确的是（　　） A．电位器应该与调光台灯的灯泡并联 B．电位器的工作原理是改变连入电阻丝的横截面积，从而改变电流来改变灯泡亮度 C．若只将a、c接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 D．若只将a、b接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 8．某项目小组要制作简易调光台灯，如图是他们的设计图。下列分析正确的是（   ） A．作为光源的发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性 B．为了实现调光功能，连接电路时，电位器应该与发光二极管并联 C．该电位器是通过改变接入电路中电阻丝的粗细来改变台灯亮度的 D．为实现顺时针转动旋钮时灯变亮，应将A、B两接线柱接入电路 9．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 10．【跨学科实践·制作简易调光台灯】如图所示，甲为可调亮度台灯，乙为电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，台灯与电位器串联，转动滑片可调节灯泡亮度。电位器是通过改变接入电路中电阻丝的________来改变电阻，从而改变电路的电流，达到改变灯泡亮度的目的。若想顺时针旋转滑片，使灯泡的亮度变亮，则应该将电位器的________两个接线柱连入电路。如果其内部的电阻片制作得更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填 “变大”“变小” 或 “不变”） 11．当人们在台灯下看书时，如果感觉灯光太亮，有点刺眼，可以通过调光装置改变台灯的亮度。小明想制作一台简易调光台灯，所用器材有电池、铅笔芯、小灯泡、导线和夹子。 (1)如图甲，用两个夹子夹住一段铅笔芯，小灯泡亮，说明铅笔芯是______。可以模拟简易调光台灯，当观察到小灯泡变暗时，可推断铅笔芯接入电路的长度变______； (2)如图乙是亮度可调台灯和其内部电位器的结构图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡变亮，则需将______两个接线柱接入电路。 12．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地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。 🌟思维挑战 13．小明利用电位器制作了简易的调光台灯，如图甲所示。乙为电位器的内部结构示意图。下列关于台灯的说法正确的是（　　） A．为了提高台灯亮度，制作灯罩需要选择反光性能较差的材料 B．调节电位器可以改变电源电压，从而调节灯泡亮度 C．将b和c接入电路，顺时针旋转旋钮时灯泡变亮 D．将a和c接入电路，灯泡亮度最大且不可调节 14．图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。项目小组想利用图丙中电源、小灯泡、开关、电位器（相当于滑动变阻器）制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目实施】 （1）设计调光台灯电路 在图乙虚线框内设计一个亮度可调的台灯电路图_______。 （2）组装调光台灯 请你用笔画线代替导线完成图丙电路的连接。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。a、b、c为电位器的三个接线柱_________。 【展示交流】 （3）你所设计的图乙和另一同学设计的图2都是台灯调光电路，老师认为图2方案更好一些，理由是___________。 15．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（如图丁所示），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）_____。（填字母） （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，则绝缘层应靠近图丙中_______（选填“A”或“C”）端。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16.5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作简易调光台灯 03 避坑指南·解题通法 角度01 电位器的原理及使用 角度02 制作简易调光台灯 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.理解简易调光台灯的工作原理：滑动变阻器与灯泡串联，通过改变电阻来改变电路中的电流，从而改变灯泡亮度。 2.能够根据功能要求完成调光台灯的电路设计、选材、组装与调试工作。 3.排查自制台灯的电路故障，分析亮度无法调节的原因；对比简易模型和家用调光台灯的区别。 4.在实践过程中强化安全用电意识，兼顾作品的实用性与外观设计。 1.核心电路：灯泡和滑动变阻器（电位器）串联；不能并联，并联无法起到调光作用。 2.接线注意：闭合开关前滑动变阻器滑片应当调到接入最大阻值位置，保护小灯泡，防止灯泡烧坏。 3.常见故障分析：灯泡始终很亮无法调光→滑动变阻器接成上面两个接线柱；灯泡始终不亮→电路断路；亮度调节效果不明显，说明滑动变阻器最大阻值偏小。 4.家用调光台灯除了滑动变阻器式，很多是电子调压调光；简易模型有局限性，制作时避免直接接入家庭 220V 交流电，只用低压电源进行实验。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作简易调光台灯 1、学习目标 （1）观察台灯的调光功能，知道台灯的调光原理。 （2）了解电路元件的作用，掌握电路连接的基本方法。 （3）经历调光台灯的制作过程，提高动手操作能力，发现问题、解决问题的能力，提高实验技能。 2、项目原理：变阻器与灯泡串联，利用变阻器改变电路中的电阻，改变灯泡两端的电 压，改变灯泡的亮度. 3.项目跨学科分析： （1）光源的选择：实验室用的小灯泡或市面上的发光二极管。 （2）改变光源的亮度：通过调节变阻器接入电路的阻值，来实现改变灯泡的亮度。 （3）加强台灯的实用性：利用电位器与灯泡 串联，改变接入电路的阻值，可连续控制灯泡的 亮度；选择内表面较光滑的灯罩，增强反光效 果；选择大小合适的底座，增强台灯的稳定性。 4、项目实施关键： （1）设计台灯：①电源电压、小灯泡和变阻 器的规格要匹配，在不损坏器材的前提下，灯泡的亮度变化要明显；②金属(或塑料)管的粗 细长短、灯座的大小及灯罩的反光效果要合适，既实用又美观。 （2）制作台灯：①各个器件要安排紧凑，将电池盒、开关、电位器等固定在底座上；②连接电路时开关要断开，将变阻器调到最大阻值处，检查电路无误后，再闭合开关；③逐渐减小变阻器接入电路的阻值，观察小灯泡的亮度变化。 5、展示交流 （1）向其他同学展示介绍你的作品。 （2）与其他同学交流，看看谁做的台灯既实用又漂亮，还有哪些地方需要改进。 6、电位器：某些家用电器音量调节的器件实质是一种变阻器，通常称为电位器。它通过机械式旋钮调节阻值的大小，其结构如图，可调节亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅等也都含有电位器。 【深化点拨】 1．跨学科实践解题方法点拨 （1）为了调节台灯亮度，变阻器与灯泡应该串联。 （2）变阻器通过改变接入电 路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度。 （3）如果找不到某些器材和工具，想一想能否用其他器材代替。 2．电位器与滑动变阻器的对比：将电位器与滑动变阻器进行对比，会发现它们的实质都是通过改变接入电路的金属导体的长度来改变电阻。 1．如图所示，甲为某调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器的结构图，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．电位器应该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是相同的 C．若只将A、B接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 D．若只将A、C接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 【答案】D 【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，灯泡将变暗，故C正确，不符合题意； 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错误，符合题意。 故选D。 2．如图是小颜自制的简易调光灯。 (1)小灯泡中的电流方向为_________（选填“到”或“到”）； (2)若松开夹子，电源两端_________（选填“有”或“没有”）电压，灯泡不亮，电路中无电流；铅笔芯的电阻阻值_________（选填“等于”或“不等于”）零。 (3)若将灯泡换成发光二极管，发光二极管是半导体，其具有_________性。 【答案】(1)C到D (2) 有 不等于 (3)单向导电 【详解】（1）电源正极接小灯泡的C端，负极通过铅笔芯接小灯泡的D端，因此小灯泡中电流方向为C到D。 （2）电压是电源本身提供的，和外部通路状态无关，因此松开B夹子造成电路断路，电源两端依然有电压；电阻是导体本身的一种性质，铅笔芯作为导体，即便没有电流通过，它的阻值也不等于零。 （3）发光二极管是典型的半导体器件，仅当电流从特定方向流入时才会导通发光，核心特性是单向导电性。 3．同学们进行跨学科实践活动：设计和制作简易调光台灯。 项目提出：我们有一盏台灯电路如图甲，能否设计并制作一盏能连续调节灯泡亮度的台灯？ 项目分析：让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池节数或改变串联的电阻可以影响灯的亮度；电路中连接滑动变阻器可以调节灯的亮度； 项目实施： (1)设计电路：如图乙是两个同学设计的台灯调光电路，你认为图______方案更好一些，理由是______； (2)认识电位器：图丙中的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，进而改变电流； (3)自制简易调光灯：在图丁中请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。 【答案】(1) b 既能调节灯泡的亮度，又避免电位器接入电路的阻值过小，电路的电流过大时，损坏灯泡 (2)接入的长度 (3) 【详解】（1）[1][2]图（a）中，灯泡与滑动变阻器串联，可调节灯泡的亮度；（b）中，灯泡与滑动变阻器及一个定值电阻串联，能调节灯泡的亮度，同时可避免电位器接入电路的阻值过小，电路的电流过大时，损坏灯泡，所以（b）更好。 （2）电位器本质是滑动变阻器，工作原理是通过改变接入电路中电阻片的长度改变电阻大小，从而改变电路电流。 （3）顺时针旋转滑片时，灯泡变暗说明电路电阻需要变大。接入B、C时，顺时针旋转滑片，接入电路的C到滑片之间的电阻片长度变长，电阻变大，电路电流变小，灯泡变暗，符合要求。据此作图。 跨学科实践：制作简易调光台灯的综合应用及解题步骤 1.核心原理：必须“掌握串联分压与功率控制” （1）电路结构：滑动变阻器必须与灯泡串联。 原理：根据欧姆定律，移动滑片改变接入电路的电阻丝长度，从而改变总电阻，进而改变电路中的电流I。 亮度变化：根据 P=I2R，灯泡电阻R基本不变，电流I越大，实际功率P越大，灯泡越亮。 （2）避坑点：若将变阻器与灯泡并联，只能改变干路电流，无法独立调节灯泡支路的电流（在电源电压不变的理想情况下），也就无法调光。 2.元件选择与连接：工程实践中，元件选不对，不仅无法工作，还可能烧坏器材。 （1）变阻器选择： 允许通过的最大电流：必须大于灯泡正常发光时的电流，否则变阻器会烧断。 最大阻值：阻值过大可能导致调节不线性（稍微一动就灭），阻值过小可能调光范围不够。通常选择与灯泡电阻数量级相当的变阻器。 （2）接线规则：滑动变阻器必须遵循“一上一下”的接法。 作用判断：接入电路的电阻丝是下接线柱到滑片之间的部分。滑片远离下接线柱，电阻变大，灯变暗。 3.调试与安全：必须“规范操作流程” （1）初始状态：闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处。 目的：保护电路，防止电流过大烧坏灯泡或电源。 （2）故障排查： 灯不亮且调光无效：检查是否接了上面两个接线柱（相当于导线）或下面两个接线柱（相当于定值电阻）。 闪烁或接触不良：检查滑片与电阻丝是否接触紧密，或者导线连接是否松动。 角度01 电位器的原理及使用 1．电位器和滑动变阻器都是变阻器，它们的原理都是通过改变导体接入电路中的长度从而改变电流。如图是某电位器的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A．若利用电位器改变小灯泡的亮度，必须使电位器与小灯泡并联 B．把A、B接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，电路中的电流变小 C．把B、C接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，接入电路的电阻变大 D．把A、C接入电路中，当滑动片P顺时针转动时，接入电路的电阻变大 【答案】C 【详解】A．并联时，各支路电压相等，电位器无法改变小灯泡支路的电流，也就不能改变亮度。必须串联在电路中，通过改变自身电阻来改变电路总电阻，从而改变电流，实现亮度调节。故A错误； B．当 A、B 接入电路时，接入电路的电阻片是 A 到滑动片 P 的部分。滑动片 P 顺时针转动时，A 到 P 的电阻片长度变短，接入电路的电阻变小。根据欧姆定律，电源电压不变，电阻变小时，电路中的电流会变大。故B错误； C．当 B、C 接入电路时，接入电路的电阻片是 C 到滑动片 P 的部分。滑动片 P 顺时针转动时，C 到 P 的电阻片长度变长，接入电路的电阻变大。故C正确； D．把A、C接入电路时，整个电阻片R全部接入电路，滑动片P的转动不会改变接入电路的电阻片长度，因此接入电路的电阻始终不变。故D错误。 故选C。 2．如图，是一种调光台灯的旋钮，是一种电位器，实质是一种变阻器。调节旋钮能改变台灯的亮暗程度，电位器必须与灯泡________（选填“串”或“并”）联。已知电位器接入电路的电阻越小，灯泡两端电压越大，若要实现沿逆时针旋转旋钮触片时灯泡变亮，必须将B和________两个接线柱接入电路，该电位器是通过改变接入电路中________来改变台灯的亮度的。 【答案】 串 A 电阻丝的长度 【详解】因电位器需改变电路电流以调节灯泡亮度，故必须与灯泡串联； 由逆时针旋转旋钮触片时灯泡变亮可知，电位器接入电阻需减小，故应将B和A接线柱接入电路，此时逆时针旋转触片，接入电路的电阻丝长度变短，电阻减小； 该电位器通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻，从而改变台灯亮度。 3．可调光台灯对缓解视力问题有一定效果，项目小组想利用图甲中的电位器（相当于滑动变阻器）、干电池、小灯泡、开关、制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目实施】 (1)电位器连接：按照图甲的要求，导线另一端要与图乙中电位器接线柱_________相连。在串联电路中，滑动变阻器改变连入电路中的_________，从而改变灯泡两端的电压。 (2)设计调光台灯电路。在图丙虚线框内设计一个亮度可调的台灯电路图。 【展示交流】 (3)如图丁所示为小明设计的自制调光台灯，为提高小台灯的稳度，防止倾倒，请提出一条合理的建议_________。 (4)考虑到灯罩内要具有良好的反光率，他在灯罩顶部安装一块小平面镜，能够有效地反射光线到书本上，请在模拟图中，画出光路传播的路径。 【答案】(1) B 电阻 (2) (3)增大底座质量（或增大底座直径） (4) 【详解】（1）甲图中滑片顺时针移动灯变亮，就是要求滑片顺时针移动时，接入电阻丝的长度变短，电阻变小，电流变大，灯变亮，所以电位器接入B接线柱。 滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度，从而改变接入电路的电阻，来改变灯泡两端的电压。 （2）要设计一个亮度可调的台灯，需将滑动变阻器和小灯泡串联，通过改变滑动变阻器的阻值，从而改变线路中的电流，改变小灯泡的亮度。 （3）提高物体稳度的方法：增大支撑面积（增大底座直径）、增加底座重量降低重心（增大底座质量），任选一种合理建议即可。 （4）作灯泡的像点（灯泡关于平面镜的对称点）； 连接像点与书本位置，连线与平面镜的交点为入射点； 连接灯泡与入射点，标箭头指向入射点（入射光线），连接入射点与书本，标箭头指向书本（反射光线），完成光路。 角度02 制作简易调光台灯 4．如图，甲为某同学制作的简易调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器结构图，ABC为电位器的三个接线柱。转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析错误的是（　　） A．可以选择实验室用小灯泡作为光源，但不能用发光二极管 B．设计的台灯重心较低便于稳定，同时灯罩需要具有较好的反光性能 C．电位器应与调光台灯的灯泡串联，其工作原理与滑动变阻器相同 D．若只将A、B接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡变亮 【答案】A 【详解】A．在制作简易调光台灯的实践中，无论是实验室常用的小灯泡，还是市面上容易买到的发光二极管（LED），都可以作为光源使用，故A错误，符合题意； B．降低物体的重心可以增加其稳定性，防止台灯轻易倾倒；而灯罩的主要作用是提高照明效率，因此需要具备良好的反光性能，故B正确，不符合题意； C．电位器本质上是一个变阻器，为了改变通过灯泡的电流，从而调节其亮度，电位器必须与灯泡串联在电路中；电位器和滑动变阻器的工作原理完全相同，都是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小，进而控制电路中的电流，故C正确，不符合题意； D．根据电位器结构图，A和C是弧形电阻丝的两端，B是与金属滑片相连的接线柱。当只将A、B接入电路时，接入电路的有效电阻部分是滑片B与接线柱A之间的电阻丝，当滑片逆时针旋转时，滑片B会向接线柱A靠近，导致A、B之间的电阻丝长度变短，接入电路的电阻变小。根据欧姆定律，电路中的总电流会变大，因此灯泡的实际功率增大，亮度变亮，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．小红在制作简易调光台灯时想通过电位器来连续改变灯泡的亮度，如图甲所示，电位器是一个变形的滑动变阻器。它是通过改变接入电路中电阻片的_________来改变电阻，进而改变电流，改变小灯泡的亮度。小红在电路完成之后，闭合开关发现小灯泡发光很暗，不管怎么旋动滑片，灯泡的亮度都不变，她可能是将电位器的__________（选填“A、B”、“B、C”或“A、C”）接线柱接入了电路。请在乙图中帮小红正确连接电路，要求顺时针滑片时，灯泡变亮________。 【答案】 长度 A、C 【详解】电位器本质是变形的滑动变阻器，工作原理是通过改变接入电路中电阻片的长度改变电阻大小。若接入A、C两个接线柱，相当于将电位器的全部电阻片接入电路，接入总电阻最大且不随滑片移动改变，因此电路电流始终很小，灯泡一直发光很暗，调节滑片亮度不变。顺时针转动滑片时灯泡变亮，说明此时接入电阻变小：顺时针转动滑片，滑片向C端靠近，接入B、C接线柱时，接入电路的电阻片是滑片到C的部分，滑片顺时针转动后，接入电阻片长度变短，电阻变小，电流变大，灯泡变亮，符合要求，将电位器B、C接入后，与电源、开关、灯泡串联即可。 6．【项目提出】 （1）制作简易调光台灯的目的是什么改变台灯的亮度以适应不同需求。 【项目分析】 （一）光源的选择 （2）在制作简易调光台灯时可以选用实验室小灯泡作为光源。但在日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要有哪些优点：_______ （二）怎样改变光源的亮度 （3）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变阻器，它的原理是通过改变_______从而改变接入电路中的电阻。该元件应与灯泡_______联，通过改变该装置电阻，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 （4）为了使得台灯结构小巧，选择_______（填“滑动变阻器”或“电位器”）接入电路。 【项目实施】 （5）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 （6）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。 （7）小明按第（5）问连接方式连好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。 【展示交流】 （8）如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）_______ （9）小张没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图丙所示，此电路中_______（填“能”或“不能”）改变灯泡的亮度，与小明的电路对比，其缺点是_______ 【答案】 节能（或发光效率高/寿命长/环保等） 接入电路中电阻丝的长度 串 电位器 A、B C C 能 不能连续调节亮度 【详解】[1]日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要优点有：节能（或发光效率高、寿命长、环保、响应速度快等）。 [2]调光装置的原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度从而改变接入电路中的电阻。 [3]该元件应与灯泡串联，通过改变电阻来改变电流，从而调节亮度。 [4]电位器的体积小于市面常见的滑动变阻器，所以为了使台灯结构小巧，应选择电位器接入电路。 [5]当选择A和B接线端接入电路，顺时针转动时，电阻变小、电流变大，灯泡变亮。 [6] C端为电阻最大的触点，要让灯泡可以调到熄灭，即电阻最大时电流为0，绝缘层应靠近图中C端。 [7]A．变阻器和灯泡串联，灯泡亮度可调，但无法熄灭，故A不符合题意； B．变阻器和灯泡串联，但灯泡被短路，无法发光，故B不符合题意； C．灯泡与变阻器部分并联，亮度可调节，当滑片滑到最左端时，灯泡被短路而熄灭，故C符合题意； D．灯泡与变阻器并联，变阻器无法控制灯泡亮度，故D不符合题意； 故选C。 [8]此电路中通过改变开关的连接方式改变电路中的电阻，故而能改变灯泡的亮度 [9]此电路与小明的电路对比，其缺点是：不能连续调节亮度，只能通过开关切换挡位，亮度变化是跳跃式的。 【例1】（2025·西藏·中考真题）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。 【深化点拨】 （1）考查滑动变阻器的工作原理，滑动变阻器是依靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小。 （2）考查串、并联电路的特点，串联电路中滑动变阻器可以改变电路中的电流；并联支路之间互不影响，滑动变阻器无法改变另一支路灯泡的工作情况。 （3）考查灯泡亮度的决定因素，灯泡亮度随通过灯泡电流的改变而发生变化，电流变化，亮度才能够连续调节。 （4）考查根据实际需求设计简单电路，能够结合题目要求分析电路是否可以实现对应的调节功能。 【变式1-1】如图所示的电路中，MB、NC是两根相同的电阻丝，A为导线，下列说法正确的是（　　） A．S和A接触，当P向右移动时灯变暗 B．S和B接触，当P向右移动时灯变亮 C．S和C接触，当P向左移动时灯变亮 D．S和C接触，当P向右移动时灯变亮 【答案】A 【详解】A．S和A接触，两根电阻丝串联，当P向右移动时，两根电阻丝连入电路的阻值都变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路电流变小，灯泡变暗，故A正确； B．S和B接触，两根电阻丝串联，当P向右移动时，下面电阻丝连入电路的阻值变大，上面电阻丝连入电路的阻值变小，且MB、NC是两根相同的电阻丝，下面电阻丝增大的电阻等于上面电阻丝减小电阻，电路总电阻不变，电流不变，灯亮度不变，故B错误； CD．S和C接触，下面电阻全部连入电路中，相当于定值电阻，当P向左移动或向右移动时，电路电阻不变，电流不变，灯亮度不变，故CD错误。 故选A。 【变式1-2】如图所示为小南设计的“调光电路”，闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针没有偏转。小南用一根导线来检测故障，当用导线连接b、c时，电流表不偏转，连接a、b时，电流表指针明显偏转；请根据以上现象判断电路故障可能是________。 【答案】滑动变阻器断路 【详解】闭合开关后，灯泡不亮、电流表无偏转，说明电路存在断路故障。用导线连接a、b时，电流表明显偏转，此时电路被接通，故障出现在a、b之间的滑动变阻器上，所以故障可能是滑动变阻器断路。 【变式1-3】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】[1]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。 [2][3][4]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。 ⚡基础速刷 1．如图所示，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大的接法是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．由图知，滑动变阻器接左上与左下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的阻值变小，故A不符合题意； B．由图知，滑动变阻器接右上与左下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的阻值变小，故B不符合题意； C．由图知，滑动变阻器接左上与右下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变长，接入电路的阻值变大，故C符合题意； D．由图知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器整根电阻丝接入电路，当滑片向左滑动时，接入电路的电阻丝长度不变，接入电路的阻值不变，故D不符合题意。 故选C。 2．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。 3．某校跨学科活动小组开展制作滑动变阻器的项目，小明同学在制作过程中，得出以下结论，你认为不合理的是（　　） A．同种材料的导体，横截面积相同时，导线越长，电阻越大 B．同种材料的导体，长度相同时，横截面积越大，电阻越小 C．长度、横截面积都相同的不同材料的导体，其电阻一般不同 D．导体的电阻与两端电压成正比、与通过的电流成反比 【答案】D 【详解】A．导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，在其他条件相同时，导体越长，电阻越大，故A正确，不符合题意； B．导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，在其他条件相同时，横截面积越大，电阻越小，故B正确，不符合题意； C．导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，在其他条件相同时，导体的材料不同，电阻一般不同，故C正确，不符合题意； D．电阻是导体的一种特性，其大小与导体的材料、长度和横截面积有关，与导体两端电压和通过导体的电流无关，故D错误，符合题意。 故选D。 4．小明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。如下图所示，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______（选填“能”或“不能”）完全熄灭。 【答案】 b、c 不能 【详解】[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。 5．在“制作简易调光灯”的实践活动中，小明使用了一个电位器来调节灯泡亮度，如图所示。当逆时针旋转旋钮时，灯泡变亮，说明此时电位器接入电路的电阻变________。该台灯带有灯罩，灯罩主要利用光的________来集中光线。为了让灯泡产生的热量尽快散发，延长使用寿命，应该选用________（选填“金属”或“塑料”）材质的灯罩。 【答案】 小 反射 金属 【详解】[1]灯泡变亮，说明电路中的电流变大。电源电压不变时，电流变大意味着电路总电阻变小。因此，电位器接入电路的电阻变小。 [2]台灯的灯罩设计成曲面，主要利用光的反射原理，将灯泡发出的光线反射并集中到下方，提升照明效果。 [3]金属具有良好的导热性，而塑料的导热性较差。为了让灯泡产生的热量尽快散发，延长使用寿命，应该选用金属材质的灯罩，这样热量能更快地通过灯罩传导出去。 6．(1)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。 (2)某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100g水、200g水、100g煤油进行加热，如图所示。 ①若要探究不同物质的吸热差异应选择___________（选填“甲、乙、丙”中的两个）两图进行对比实验。 ②在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图丁，分析可知100g煤油对应的图像是____________（选填“b”或“c”），已知水的比热容大于煤油的比热容。 【答案】(1) 变阻器 长度 、 不能 (2) 甲、丙 【详解】（1）①能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器；滑动变阻器和电位器都属于变阻器；它们都是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小的。根据电阻定律，在材料和横截面积一定时，导体电阻与长度成正比。 ②要使旋钮顺时针转动时台灯变亮，即电流变大、电阻变小，应将电位器的 、 两个接线柱接入电路。顺时针转动时滑片靠近 端，接入电路的电阻丝长度变短，电阻减小。 闭合开关后，旋转旋钮，台灯不能完全熄灭。因为即使电位器接入电阻最大，电路中仍有电流通过，无法达到断路状态使电流为零。 （2）① 探究不同物质的吸热差异，需控制质量和初温相同、物质种类不同，应选择 甲、丙 两图进行对比实验。甲图是 水，丙图是 煤油，满足控制变量法的要求。 ② 已知水的比热容大于煤油的比热容，根据 ，质量相同、吸收热量相同时（加热时间相同），比热容小的煤油温度升高得更快，对应图像斜率更大。故选c 🚀能力跃升 7．小军学习物理后制作了如图甲所示的简易的调光台灯。电位器是调节其亮度的装置，乙为电位器的内部结构示意图。下列关于该台灯的说法正确的是（　　） A．电位器应该与调光台灯的灯泡并联 B．电位器的工作原理是改变连入电阻丝的横截面积，从而改变电流来改变灯泡亮度 C．若只将a、c接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 D．若只将a、b接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 【答案】D 【详解】A．用电位器调节灯泡亮度，应将电位器与灯泡串联，故A错误； B．电位器的工作原理是改变连入电阻丝的长度，从而改变电流来改变灯泡亮度，故B错误； C．若只将a、c接入电路，电位器的全部电阻丝都接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡的亮度将不变，故C错误； D．若只将a、b接入电路，顺时针旋转滑片，接入电路的电阻丝长度变长，电阻变大，电路中电流变小，灯泡将变暗，故D正确。 故选D。 8．某项目小组要制作简易调光台灯，如图是他们的设计图。下列分析正确的是（   ） A．作为光源的发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性 B．为了实现调光功能，连接电路时，电位器应该与发光二极管并联 C．该电位器是通过改变接入电路中电阻丝的粗细来改变台灯亮度的 D．为实现顺时针转动旋钮时灯变亮，应将A、B两接线柱接入电路 【答案】A 【详解】A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有单向导电性，是制作二极管的重要材料，故A正确； B．为了实现调光功能，连接电路时，电位器应该与二极管串联，当电位器的电阻改变，由欧姆定律可知，电路电流改变，二极管的亮度改变，可以实现调光功能，若采用并联，因为并联电路各支路互不影响，不能达到调光功能，故B错误； C．由图可知，当旋转旋钮时，电位器接入电路的电阻丝的长度发生变化，其电阻发生变化，故该电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变台灯亮度的。故C错误； D．为实现顺时针转动旋钮时灯变亮，应使电路的电阻变小，电阻丝接入电路的长度变短，故应将B、C两接线柱接入电路，故D错误。 故选A。 9．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，灯泡亮度变化会更不明显，建议不合理，故C不符合题意； D．电源电压过高会超过灯泡额定电压，可能烧坏灯泡，并非电压越高越好，建议不合理，故D不符合题意。 故选 B。 10．【跨学科实践·制作简易调光台灯】如图所示，甲为可调亮度台灯，乙为电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，台灯与电位器串联，转动滑片可调节灯泡亮度。电位器是通过改变接入电路中电阻丝的________来改变电阻，从而改变电路的电流，达到改变灯泡亮度的目的。若想顺时针旋转滑片，使灯泡的亮度变亮，则应该将电位器的________两个接线柱连入电路。如果其内部的电阻片制作得更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填 “变大”“变小” 或 “不变”） 【答案】 长度 B、C 变小 【详解】[1]电位器是滑动变阻器的一种，滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的。 [2]顺时针旋转滑片灯泡变亮，说明电路中电流要变大，电位器接入电路的电阻变小，所以应该将电位器的B、C两个接线柱连入电路。 [3]电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，横截面积越大电阻越小，电阻片变厚，即横截面积变大，所以它的整体电阻将会变小。 11．当人们在台灯下看书时，如果感觉灯光太亮，有点刺眼，可以通过调光装置改变台灯的亮度。小明想制作一台简易调光台灯，所用器材有电池、铅笔芯、小灯泡、导线和夹子。 (1)如图甲，用两个夹子夹住一段铅笔芯，小灯泡亮，说明铅笔芯是______。可以模拟简易调光台灯，当观察到小灯泡变暗时，可推断铅笔芯接入电路的长度变______； (2)如图乙是亮度可调台灯和其内部电位器的结构图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡变亮，则需将______两个接线柱接入电路。 【答案】(1) 导体 长 (2)b、c 【详解】（1）[1]图甲中，用两个夹子夹住一段铅笔芯，小灯泡亮，此时电路是通路，说明铅笔芯能够导电，铅笔芯是导体。 [2]在材质和横截面积一定的情况下，导体的电阻大小与导体的长度相关，导体长度越长电阻越大，当观察到小灯泡变暗时，说明电路中的电流变小，电路的总电阻变大，铅笔芯连入电路的电阻变大，铅笔芯接入电路的长度变长。 （2）顺时针旋转旋片时，灯泡变亮，说明电流变大，因电源电压不变，则电位器接入电路中的电阻应变小，则由图可知应将b、c接线柱接入电路。 12．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地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，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。 图A：曲别针在铅笔芯左端时，连入电路的阻值为，曲别针在铅笔芯右端时，连入电路的阻值为，变阻范围是。 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，曲别针在铅笔芯右端时，连入电路的阻值为，变阻范围是。 图C：曲别针在铅笔芯左端时，连入电路的阻值为，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。 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。 因为电源电压不变，根据，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。 🌟思维挑战 13．小明利用电位器制作了简易的调光台灯，如图甲所示。乙为电位器的内部结构示意图。下列关于台灯的说法正确的是（　　） A．为了提高台灯亮度，制作灯罩需要选择反光性能较差的材料 B．调节电位器可以改变电源电压，从而调节灯泡亮度 C．将b和c接入电路，顺时针旋转旋钮时灯泡变亮 D．将a和c接入电路，灯泡亮度最大且不可调节 【答案】C 【详解】A．为了提高台灯亮度，应将光尽可能多的反射，则制作灯罩需要选择反光性能较好的材料，故A错误； B．电位器的工作原理是改变了电阻丝的长度，从而改变灯泡两端的电压来改变灯泡的亮度，电源电压不能改变，故B错误； C．将b和c接入电路，顺时针旋转旋钮时电位器连入电路的电阻变小，电路电流变大，则灯泡变亮，故C正确； D．将a和c接线柱接入电路中，电位器连入电路的电阻最大，灯泡亮度最小且不可调节，故D错误。 故选C。 14．图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。项目小组想利用图丙中电源、小灯泡、开关、电位器（相当于滑动变阻器）制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目实施】 （1）设计调光台灯电路 在图乙虚线框内设计一个亮度可调的台灯电路图_______。 （2）组装调光台灯 请你用笔画线代替导线完成图丙电路的连接。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。a、b、c为电位器的三个接线柱_________。 【展示交流】 （3）你所设计的图乙和另一同学设计的图2都是台灯调光电路，老师认为图2方案更好一些，理由是___________。 【答案】 串联一个定值电阻R0，可防止当滑动变阻器移到阻值最小时，电路中电流过大，能起到保护灯泡的作用。 【详解】（1）要设计一个亮度可调的台灯，需将滑动变阻器和小灯泡串联，通过改变滑动变阻器的阻值，从而改变线路中的电流，改变小灯泡的亮度。电路图如下： （2）要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮，即通过灯泡的电流变大，电位器的电阻变小，因此应连接电位器的b、c接线柱，实物图连接如下： （3）串联一个定值电阻R0，可防止当滑动变阻器移到阻值最小时，电路中电流过大，能起到保护灯泡的作用。 15．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（如图丁所示），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）_____。（填字母） （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，则绝缘层应靠近图丙中_______（选填“A”或“C”）端。 【答案】 能 C 长度 AB 不合理，虽然可以通过旋转旋钮使灯泡不发光，但此时电路中仍有电流通过，会消耗电能。 C 【详解】[1] 电路通过开关S切换三个挡位。接1时：L、R1、R 串联，总电阻最大，电流最小，灯最暗；接2时：R被短路，L与R1串联，电阻减小，电流增大，灯变亮；接3时：R1和R均被短路，仅L工作，电阻最小，电流最大，灯最亮。所以通过切换开关能改变灯泡亮度。 [2] A．灯与滑动变阻器串联，可调光但无法熄灭，故A不符合题意； B．滑片在左端时灯被短路，可熄灭，但滑到右端可能造成电源短路，不安全，故B不符合题意； C．灯与滑动变阻器左半段并联，再与右半段串联，滑片位于左端时灯被短路，可熄灭；滑片右移时灯两端电压上升，可调亮，无短路风险，最优，故C符合题意； D．灯与滑动变阻器并联，电压恒定，亮度不变；此电路还有电源短路的危险（滑片移到最左端），故D不符合题意。 故选C。 [3] 电位器和滑动变阻器一样，都是通过改变接入电路中电阻丝的长度来调节电阻。 [4]顺时针旋转使灯变亮，需电阻减小，应选AB接线柱（接入左半段，顺时针转时长度缩短）。 [5]不合理，虽然可以通过旋转旋钮使灯泡不发光，但此时电路中仍有电流通过，会消耗电能，而安装控制开关，在不需要使用台灯时可以完全切断电路，避免电能浪费，更加节能。 [6]旋转至某端时灯熄灭，电路断开。绝缘层加在C端，滑片向C端滑动，灯泡变暗，滑片P转至绝缘层部分时，电路断开，灯灭，符合设计要求。若加在A端，滑片向A端滑动，灯泡变亮，滑片转至绝缘层时，灯熄灭，但灯泡可能达不到额定功率的亮度。所以应选C端。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $