Question

7．小雪同学用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”．已知电源电压为6V，滑动变阻器R₂的最大阻值为20Ω，电阻R₁为10Ω．实验过程中，将滑动变阻器滑片移动到某一位置时，读出电阻R₁两端的电压为4V，并读出了电流表此时的示数．紧接着小雪想更换与电压表并联的电阻再做两次实验，可供选择的电阻有15Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一个．

（1）为了保证实验成功，小雪选择的电阻是15Ω、30Ω；
（2）滑动变阻器在该实验中的作用是控制电压表的示数保持不变；
（3）为完成实验数据的记录，请你设计一个该实验的表格（图2）：
（4）利用该电路图还可以完成书本中的哪些实验？测电阻的阻值，测量电阻的电功率．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路中电阻分担电压的规律求出电阻的阻值；
（2）滑动变阻器可以改变电路中的电流值和电压值；
（3）本实验中，应控制电压表示数不变，通过改变电阻来探究电流与电阻的关系；
（4）根据电流值和电压值，利用欧姆定律可以求出电阻．

解答 解：（1）电源电压为6V，滑动变阻器R₂的最大阻值为20Ω，电阻R₁两端的电压为4V，在本实验中应控制电压表示数不变；
根据串联电路的分压规律可知，此时滑动变阻器两端的电压为U'=6V-4V=2V；
当滑动变阻器全部接入电路时，此时电路中的电流为：I=$\frac{U'}{{R}_{2}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
则此时定值电阻的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω（即定值电阻的阻值最大为40Ω）；
所以，为了保证实验成功，小雪选择的电阻是15Ω、30Ω；
（2）滑动变阻器通过改变接入电路的阻值大小，可以改变电路中的电流值和电压值，控制电压表的示数保持不变；
（3）本实验中，电压表的示数应保持不变，改变定值电阻的阻值，记录对应的电流值，故数据表格为：

U=4V	电阻/Ω	10	15	30
	电流/A

（4）电流表可测出电阻的电流，电压表可以测出电阻的电压，根据电流值和电压值，可以求出电阻的阻值和电功率，所以，这个实验电路还可以测电阻的阻值，可以测量电阻的电功率．
故答案为：（1）15Ω、30Ω；（2）控制电压表的示数保持不变；（3）如表格；（4）测电阻的阻值，测量电阻的电功率．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择、实验操作分析等问题，要根据串联电路的分压原理认真分析，然后提出改进措施．