Question

16．在“探究欧姆定律”的实验中（如图）：
（1）当接入MN的电阻从5Ω增加到10Ω时，为了使电压表的读数保持2V不变，应该将变阻器的滑片向b端移动．（选填“a”或“b”）．
（2）设电源电压不变，将R₀分别用5Ω、10Ω、20Ω接入M、N中，忘记调节变阻器，记录了表3的数据．从表数据可以求出变阻器接入电路的电阻是10Ω，电源电压是6V．空格处的电流是0.2A．

电阻Ω	5	10	20
电流A	0.4	0.3

Answer 1

分析 （1）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；
（2）由表中数据和欧姆定律求两次实验操作中电压表示数，根据忘记调节变阻器，结合串联电路电压的规律和欧姆定律列方程求出电源电压和变阻器连入电路中的电阻；
当接入20Ω的电阻时，根据电阻的串联和欧姆定律求电路中的电流．

解答 解：‘
（1）根据串联分压原理可知，当接入MN的电阻从5Ω增加到10Ω时，电阻增大，其分得的电压增大，即电压表的示数大于3V；
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b端移动，使电压表的示数为2V．
（2）前两次实验操作中，由表中数据和欧姆定律I=$\frac{U}{R}$可得，电压表示数分别为：
U₁=I₁R₁=0.4A×5Ω=2V；U₂=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V；
因忘记调节变阻器，故变阻器连入电路中的电阻大小不变，
设电源电压为U，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：
R_滑=$\frac{U-{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$，
即$\frac{U-2V}{0.4A}$=$\frac{U-3V}{0.3A}$-------①，
解得电源电压：U=6V，
则变阻器连入电路中的电阻：R_滑=$\frac{U-2V}{0.4A}$=$\frac{6V-2V}{0.4A}$=10Ω；
当接入20Ω的电阻时，根据电阻的串联和欧姆定律可得，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{3}+{R}_{滑}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A．
故答案为：（1）b；（2）10；6；0.2．

点评 本题探究欧姆定律，考查实验操作过程、控制变量法的运用、串联电路的规律和欧姆定律的运用，体现了数学知识在物理中的运用．