Question

4．如图所示的电路中电源电压为U=6V，滑动变阻器的最大阻值为50．我们在图甲中的M、N之间接入不同的定值电阻和小灯泡．进行了下列实验探究．请完成下列填空：

（1）若在M、N之间接入额定电压为3.6V 的小灯泡L．
①请把图丙中的实物电路正确连接．
②连接好电路后，闭合开关，调节滑片P使灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流为0.24A，此时小灯泡的电阻是Ω，小灯泡的功率是0.864W．
③再移动滑动变阻器滑片使电压表的示数为3V，此时小灯泡的电阻小于3.6V时灯泡的电阻 （选填“大于”、“等于”或“小于”），你的判断理由是金属导体的电阻随温度的升高而增大．
（2）利用该电路“探究电流与电阻的关系”时，仅将M、N之间的5Ω电阻换成10Ω，闭合开关S，电流表示数将增大（选填“增大”、“减小”或“不变”），要使电压表示数不变，应使滑动变阻器连入电路的阻值变大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．再换不同阻值的电阻，经过多次实验后，得到的结论是：电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比．
（3）利用该电路探究串联电路的等效电阻时：他们将5Ω和10Ω的定值电阻串联后接入M、N之间，闭合开关，滑动滑片P，读得电压表和电流表的示数分别如下：当U₁=1.9V时，I₁=0.12A；当U₂=3V时，I₂=0.2A；当U₃=4.5V时，I₃=0.30A．分析三组数据可得到此探究实验的结论是串联电路的总电阻等于各部分电阻之和．

Answer 1

分析 （1）①滑动变阻器与小灯泡串联，采取“一上一下”的连接方式；
②先明确电流表选择的量程和分度值，读出示数；然后由欧姆定律计算出小灯泡的电阻，由P=UI计算出电功率；
③金属导体的电阻随温度的升高而增大；由小灯泡的电功率变化分析小灯泡灯丝温度的变化，得出结论；
（2）根据电路图应用串联电路特点与欧姆定律分析答题；
（3）根据串联电路总电阻与各部分电阻的关系进行分析，即串联电路的总电阻等于各部分电阻之和．

解答 解：（1）①滑动变阻器与小灯泡串联，采取“一上一下”的连接方式接入电路，如下图所示：

②由图乙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A；灯泡额定功率：P=UI=3.6V×0.24A=0.864W；
③小灯泡的实际电压为3.6V时的功率大于3V时的功率，灯丝温度升高，因为金属导体的电阻随温度的升高而增大，所以小灯泡两端电压为3V时的电阻小于小灯泡两端电压为3.6V时的电阻；
（2）将M、N间的电阻由5Ω替换成10Ω，电路总电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路电流减小，电流表示数将减小；
电阻阻值变大，电阻分压增大，滑动变阻器分压变小，为保持电压表示数不变，减小电阻两端电压，应增大滑动变阻器分压；
再换不同阻值的电阻，经过多次实验后，可得出结论：电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（3）由欧姆定律可知，串联电阻测量值阻值：
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，
分析三组数据可得到此探究实验的结论是串联电路的总电阻等于各部分电阻之和．
故答案为：（1）①见上图；②0.24；0.864；③小于；金属导体的电阻随温度的升高而增大；（2）增大；电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；（3）串联电路的总电阻等于各部分电阻之和．

点评 本题考查了电路连接、电表读数、求功率、求电阻阻值等问题；分析清楚电路结构、应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式即可正确解题；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．