Question

4．如圖所示的電路中電源電壓為U=6V，滑動變阻器的最大阻值為50．我們在圖甲中的M、N之間接入不同的定值電阻和小燈泡．進行了下列實驗探究．請完成下列填空：

（1）若在M、N之間接入額定電壓為3.6V 的小燈泡L．
①請把圖丙中的實物電路正確連接．
②連接好電路后，閉合開關，調(diào)節(jié)滑片P使燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時通過燈泡的電流為0.24A，此時小燈泡的電阻是Ω，小燈泡的功率是0.864W．
③再移動滑動變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為3V，此時小燈泡的電阻小于3.6V時燈泡的電阻 （選填“大于”、“等于”或“小于”），你的判斷理由是金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大．
（2）利用該電路“探究電流與電阻的關系”時，僅將M、N之間的5Ω電阻換成10Ω，閉合開關S，電流表示數(shù)將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”），要使電壓表示數(shù)不變，應使滑動變阻器連入電路的阻值變大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．再換不同阻值的電阻，經(jīng)過多次實驗后，得到的結論是：電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比．
（3）利用該電路探究串聯(lián)電路的等效電阻時：他們將5Ω和10Ω的定值電阻串聯(lián)后接入M、N之間，閉合開關，滑動滑片P，讀得電壓表和電流表的示數(shù)分別如下：當U₁=1.9V時，I₁=0.12A；當U₂=3V時，I₂=0.2A；當U₃=4.5V時，I₃=0.30A．分析三組數(shù)據(jù)可得到此探究實驗的結論是串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和．

Answer 1

分析 （1）①滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)，采取“一上一下”的連接方式；
②先明確電流表選擇的量程和分度值，讀出示數(shù)；然后由歐姆定律計算出小燈泡的電阻，由P=UI計算出電功率；
③金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大；由小燈泡的電功率變化分析小燈泡燈絲溫度的變化，得出結論；
（2）根據(jù)電路圖應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律分析答題；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路總電阻與各部分電阻的關系進行分析，即串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和．

解答 解：（1）①滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)，采取“一上一下”的連接方式接入電路，如下圖所示：

②由圖乙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；燈泡額定功率：P=UI=3.6V×0.24A=0.864W；
③小燈泡的實際電壓為3.6V時的功率大于3V時的功率，燈絲溫度升高，因為金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡兩端電壓為3V時的電阻小于小燈泡兩端電壓為3.6V時的電阻；
（2）將M、N間的電阻由5Ω替換成10Ω，電路總電阻變大，電源電壓不變，由歐姆定律可知，電路電流減小，電流表示數(shù)將減��；
電阻阻值變大，電阻分壓增大，滑動變阻器分壓變小，為保持電壓表示數(shù)不變，減小電阻兩端電壓，應增大滑動變阻器分壓；
再換不同阻值的電阻，經(jīng)過多次實驗后，可得出結論：電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（3）由歐姆定律可知，串聯(lián)電阻測量值阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.9V}{0.12A}$≈15.8Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，
R₂=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
分析三組數(shù)據(jù)可得到此探究實驗的結論是串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和．
故答案為：（1）①見上圖；②0.24；0.864；③小于；金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大；（2）增大；電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比；（3）串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和．

點評 本題考查了電路連接、電表讀數(shù)、求功率、求電阻阻值等問題；分析清楚電路結構、應用串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式即可正確解題；對電表讀數(shù)時要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．