16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯【分层练】-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第五节 跨学科实践：制作简易调光台灯 学科网（北京）股份有限公司 知识点 制作简易调光台灯 1.图甲为某可调节亮度的台灯，图乙为其调光的电位器结构图，是它的三个接线柱，分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连，转动旋钮即可调节灯泡亮度，下列分析正确的是( ) A.电位器与灯泡并联，电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度的 B.若只将接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮 C.若只将接入电路，逆时针转动旋钮时灯泡变亮 D.若只将接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗 2.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 3.在跨学科实践活动中，小闻设计了一款能够调光的台灯，如图甲。图乙为该调光台灯用到的电位器的结构图，ABC为电位器的三个接线柱，转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析正确的是( ) A.电位器应该与调光台灯的灯泡并联 B.电位器是通过改变接入电路的导体的长度来改变电阻大小 C.若只将BC接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 D.若只将AC接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 4.如图甲为某调光台灯，乙为该调光台灯的简单电路图，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向右移动时，灯泡的亮度变亮，则下列方法中正确的是( ) A.A接M，B接N B.C接M，D接N C.A接M，D接N D.B接M，C接N 5.如图为调节台灯亮度的电位器结构示意图，是三个接线柱，分别与弧形电阻的两端相连，b与金属滑片相连。转动旋钮，滑片在弧形电阻上滑动即可调节接入电路的电阻大小，下列分析正确的是( ) A.将接入电路，逆时针转动旋钮时灯变暗 B.将接入电路，顺时针转动旋钮时灯变亮 C.将接入电路，逆时针转动旋钮时灯变暗 D.将接入电路，顺时针转动旋钮时灯变亮 6.在“设计制作调光灯”活动中，小华用铅笔芯、曲别针、导线夹和电源等器材搭建了如图甲所示电路。当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时，小灯泡亮度将变__________；图乙和图丙为另两种方案，其中灯光可调范围更大的是方案__________（选填“乙”或“丙”）。 7.如图是实践小组设计的调光台灯模拟电路，其中a、b、c是电位器的三个接线柱，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。要求：闭合开关后，当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。______ 8.小明收集了很多材料和长度相同，但粗细不同的铅笔芯，自制了如图所示的简易调光灯。闭合开关，固定夹子的位置，将铜环向左移，灯泡亮度会变____________，这是通过改变铅笔芯的____________来改变电阻。为了使灯泡亮度变化更明显，他应选用更____________（选填“粗”或“细”）的铅笔芯来做实验。 9.电位器实质是一种变阻器，如图A、B、C是电位器的接线柱。要求当滑片向A端旋转时，灯泡变暗，请将下面的图连接完成。 【实践探究】10.跨学科实践：设计和制作模拟调光台灯 【项目提出】 调光台灯为什么能变光？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，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“20 Ω 2 A”字样。其中“20 Ω”指的是_________（填符号）两接线柱接入电路时的电阻值。 （3）根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到_________（选填“A”或“B”）端。 （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，图3是其结构示意图，电阻片R的两端分别与接线端A、C相连，滑片P的一端通过转轴O与接线端B相连，另一端与电阻片R接触良好，并能绕转轴O在电阻片R上滑动。 （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，从而改变灯泡两端的电压，由此改变小灯泡的亮度。 活动三自制一个模拟的调光台灯 （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台灯，如图4，请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端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）以下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）_________。 答案以及解析 1.答案：C 解析：转动旋钮即可调节灯泡亮度，说明电位器与灯泡串联在电路中，故A错误。若只将a、c接入电路，此时电位器的电阻丝全部接入电路，无论怎样转动旋钮都无法改变灯泡的亮度，故B错误。若只将a、b接入电路，滑片左侧电阻丝接入电路，逆时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮，故C正确。若只将b、c接入电路，滑片右侧电阻丝接入电路，顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮，故D错误。 2.答案：A 解析：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。 3.答案：B 解析：A.电位器本质是滑动变阻器，电位器要改变灯泡的电流，调节亮度，必须与灯泡串联；并联电路各支路互不影响，无法改变灯泡亮度，故A错误； B.电位器（滑动变阻器）的工作原理就是通过改变接入电路中导体的长度来改变电阻大小，故B正确； C.若只将BC接入电路，接入电路的是BC段电阻丝，顺时针旋转滑片，接入的BC段电阻丝长度变短，电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮，故C错误； D.若只将AC接入电路，电位器的全部电阻丝都接入电路，旋转滑片不会改变接入电阻的大小，电路电流不变，灯泡亮度不变，故D错误。 故选B。 4.答案：C 解析：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向右移动时，灯泡的亮度变亮，即此时通过小灯泡的电流变大，说明变阻器接入电路的电阻变小，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； 故选：C。 5.答案：D 解析：AB.若只将接入电路，滑动变阻器以最大阻值接入电路，顺时针或逆时针转动旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻不变，电路中的电流不变，灯泡亮度不变，故AB错误； C.若只将接入电路，则滑片左边的电阻丝接入电路；逆时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，电流变大，灯泡变亮，故C错误； D.若只将接入电路，则滑片右边的电阻丝接入电路；顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，总电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮，故D正确。 故选D。 6.答案：亮；乙 解析：当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时，接入电路的铅笔芯长度变短，电阻变小，电流I增大，小灯泡的亮度将变亮。 灯泡亮度变化取决于电路中电阻的变化幅度，电阻变化越大，电流变化越大，亮度变化越明显。设一根铅笔芯的电阻为R。图乙两根铅笔芯串联接入电路，电阻变化范围；图丙中，下面铅笔芯的左段与上面铅笔芯的右段串联接入电路，铅笔芯接入的总长度不变，铅笔芯接入电路的电阻不变。因此，灯光可调范围更大的是方案乙。 7.答案：长短； 解析：电位器的实质是滑动变阻器，串联接入电路，通过改变接入电路中电阻丝的长短来改变电阻，从而改变电流大小。 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。 8.答案：亮；长度；细 解析：闭合开关，固定夹子的位置，将铜环向左移，铅笔芯接入的长度变小，铅笔芯接入的电阻变小，灯泡亮度会变亮。 其他条件相同时，铅笔芯越细，电阻越大，铜环向左移动时，电阻变化较大，灯泡亮度变化更明显。 9.答案：见解析 解析： 10.答案：（2）A、B（3）B（4）C、D（6）长度（7）如图所示（8）C 解析：（2）当滑动变阻器A、B接线柱接入电路时，滑动变阻器接入电路的电阻为最大值； （3）为了保护电路，闭合开关前，应把滑动变阻器滑片置于最大阻值端，即B端； （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，说明闭合开关时，电路中电流过大，其原因可能是滑动变阻器连入电路的电阻太小或直接连接了上面两个接线柱C、D； （6）导体电阻的大小与导体的长度有关，电位器通过改变连入电路中电阻片的长度来改变电阻； （7）顺时针旋转滑片时，灯泡变暗，电位器接入电路的电阻变大，即电位器接入电路电阻片的长度变大，即电位器的B、C接线柱接入电路中； （8）图A中，当滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变暗，但不能控制灯泡由亮到灭，故A不符合题意；图B中，滑片移动过程中，灯泡始终被短路，灯泡不发光，故B不符合题意；图C中，当滑动变阻器滑片移动到最左端时，灯泡被短路，可以实现灯泡由亮变灭，故C符合题意；图D中，滑动变阻器和灯泡L并联，调节滑片且滑动变阻器接入电路的电阻不为零时，灯泡L两端的电压始终等于电源电压；当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，灯泡L被短路，会损坏电路，故D不符合题意。故选C。 $