Question

16．某同学在完成实验“探究电流与电阻关系”时所设计电路如图所示：已知电源电压4.5V，电压表示数2V，滑动变阻器最大阻值20Ω．实验中该同学将R₁由5Ω更换为10Ω后，应该向右调节滑动变阻器；为了保证实验顺利完成R₁的阻值不能超过16Ω．

Answer 1

分析 （1）电流与电压和电阻有关，要“探究电流与电阻关系”时，应保持电阻两端的电压不变，将R₁由5Ω更换为10Ω后，电路中的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和滑动变阻器两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压变化，然后判断电压表示数变化时电路中电流的变化，进一步得出滑片移动的方向；
（2）根据串联电路的电压特点求出R₂两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可得出R₁阻值的表达式，然后结合滑动变阻器的最大阻值得出定值电阻的最大阻值．

解答 解：（1）要“探究电流与电阻关系”时，应保持电阻两端的电压不变，
将R₁由5Ω更换为10Ω后，电路中的总电阻变大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变小，
由U=IR可知，滑片不动时，变阻器两端的电压变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，定值电阻两端的电压变大，
要使定值电阻两端的电压2V不变，应减小电路中的电流，增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片右移，直至电压表的示数2V不变；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U₂=U-U₁=4.5V-2V=2.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，
解得：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$R₂=$\frac{2V}{2.5V}$R₂=0.8A×R₂，
当R₂=20Ω时，R₁的阻值最大，即R₁=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$R₂=$\frac{2V}{2.5V}$×20Ω=16Ω．
故答案为：右；16．

点评 本题考查了电路的动态分析和串联电路特点以及欧姆定律的应用，知道“探究电流与电阻关系”时应保持电阻两端的电压不变是关键．