Question

3．在探究“电流与电阻关系”的实验中，所选定值电阻的阻值分别为R₁=5Ω，R₂=10Ω，R₃=20Ω，滑动变阻器的规格“15Ω  1A”．
（1）请在图中用笔画线代替导线，将实物电路连接完整（使滑动变阻器滑片向左移动电流表示数变大）．
（2）连好电路后，按下列步骤进行实验：
①将R₁接入电路，闭合开关调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记下此时电流表示数为I₁；
②断开开关，用R₂代替R₁接入电路，闭合开关后接下来的操作是调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记下此时电流表的示数I₂；
③用R₃代替R₂接入电路，当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表的示数也大于1.5V，实验无法进行下去．请写出一种解决问题的方法使实验继续进行下去：换用最大阻值大于20Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）将滑动变阻器与电流表串联接入电路中，计算出最大电流确定电流表的量程；滑动变阻器的滑片向左移动电流表的示数变大，则变阻器的阻值应变小，从而可判断出滑动变阻器下面所接的接线柱；
（2）探究电流与电阻的关系，应注意保持电阻两端的电压不变；
根据串分压的知识，变阻器无法使电阻两端的电压降低到1.5V，是因为变阻器的最大阻值太小，此时可换接阻值更大的滑动变阻器．

解答 解：（1）将变阻器与电流表串联，滑动变阻器滑片向左移动电流表示数变大，变阻器的阻值应变小，所以下面应接左边的接线柱；
电路中的最大电流为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，所以电流表可选择0～0.6A的量程，如图所示：

（2）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，所以用R₂代替R₁接入电路，闭合开关后，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记下此时电流表的示数I₂；
当电阻为20Ω时，此时电路中的电流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A；
所以滑动变阻器的阻值应为：R_滑=$\frac{3V-1.5V}{0.075A}$=20Ω，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，所以由于滑动变阻器的阻值太小，无法使定值电阻两端的电压达到1.5V，此时应该换用最大阻值大于20Ω的滑动变阻器．
故答案为：（1）见上图；（2）②调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记下此时电流表的示数I₂；③换用最大阻值大于20Ω的滑动变阻器．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了电路的连接、控制变量法的应用，特别注意在更换电阻时，调节滑片移动方向的方法．