Question

18．学习小组在“探究一定电压下，电流与电阻关系”的实验中，选用的实验器材为：电源电压恒为4.5Ⅴ，三个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（分别为“20Ω 2A”、“50Ω 1A”）等．

（1）如图甲是某同学设计的实验电路图，请你用笔画线将图乙的实物图连接完整．
（2）某同学实验时，先在ab间接入10Ω的定值电阻，闭合开关，移动变阻器滑片P，使电压表的示数为1.5Ⅴ，并记下相应的电流值是0.15A；再改接15Ω的定值电阻，此时图乙中滑片P应向D （选填“C”或“D”）端移动，该同学移动变阻器滑片P的目的是控制电压表示数不变．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出电路中的最大电流，确定电流表量程并串联在电路中；
（2）由欧姆定律求电流大小；根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
根据实验要求确定变阻器的作用．

解答 解：（1）电压表选用小量程，最大电压为3V，当定值电阻最小时，电路中的最大电流：
I_大=$\frac{U}{{R}_{小}}=\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，故电流表选用小量程，与电阻串联，如下所示：

（2）先在ab间接入10Ω的定值电阻，闭合开关，移动变阻器滑片P，使电压表的示数为1.5Ⅴ，根据欧姆定律，电流大小：
I=$\frac{U′}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A；
根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；
探究电流与电阻的实验中应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向D端移动，使电压表的示数为1.5V；该同学移动变阻器滑片P的目的是：控制电压表示数不变．
故答案为：（1）如上所示；（2）0.15；D；控制电压表示数不变．

点评 本题探究一定电压下，电流与电阻关系，考查电路的连接、欧姆定律和控制变量法的运用、实验的操作过程及变阻器的作用，