Question

15．在探究“电压一定时，电流与电阻的关系”实验中，实验室老师提供的实验器材有：电源（电压恒为6V），电流表、电压表各一个，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”和“50Ω 1A”），导线若干．
（1）请你在虚线框内画出与实物电路相对应的电路图．

（2）小李实验时，在a、b间首先接人5Ω的电阻，闭合开关，移动变阻器滑片P，使电压表的示数为2V，并记下相应的电流值；再改接l0Ω的电阻，此时变阻器滑片P应向F（填“E”或“F”）端移动，小李移动变阻器滑片P的目的是保持定值电阻两端的电压不变．
（3）小李为完成实验室老师提供的三个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是“50Ω 1A”．他这样选择的理由是当定值电阻为20Ω时，滑动变阻器的电阻调至40Ω才能使电阻两端的电压为2V．

Answer 1

分析 （1）由实物图知，从电源的正极出发依次连接开关、电流表、电阻、滑动变阻器，最后回到电源的负极；
（2）探究电流与电阻的关系，改变电阻，应保持电阻两端的电压不变，根据串分压的知识，先判断出改接后电压表的示数变化，然后判断滑片的移动方向；
（3）由欧姆定律求出最大阻值的滑动变阻器接入电路时的电路电流，然后由串联电路特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．

解答 解：（1）由实物图知，从电源的正极出发依次连接开关、电流表、电阻、滑动变阻器，最后回到电源的负极，电路图如图所示：

（2）将5Ω电阻换成10Ω电阻后，电路中的电阻变大，电流变小，因此滑动变阻器分压减小，所以电压表的示数会变大；为控制定值电阻两端电压不变，应该把滑动变阻器滑片向F端移动，使滑动变阻器分压变大，R两端电压变小，控制到2 V时为止，所以滑动变阻器的作用是保持电阻两端的电压不变；
（3）当20Ω的电阻接入电路时，为使电压表的示数为2 V，电路中的电流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
此时滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
滑动变阻器接入电路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，则应选规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器．
故答案为：（1）如上图；（2）F；保持定值电阻两端的电压不变；（3）“50Ω 1A”；当定值电阻为20Ω时，滑动变阻器的电阻调至40Ω才能使电阻两端的电压为2V．

点评 本题是探究电流与电阻的关系，注意控制电阻两端的电压不变．解决本题的关键：一是知道滑动变阻器在本实验中的作用和使用，二是利用好欧姆定律