Question

20．探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源（6V）、滑动变阻（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若 干，以下说法正确的是（　　）

• A． 要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1.5V-5V
• B． 要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1V-4V
• C． 电压预设值越大，在获得3组实验数据过程中，滑动变阻器阻值调节范围越小
• D． 实验电压预设值为2V．要获得3组实验数据，要更换最大阻值为30Ω的滑动变阻器

Answer 1

分析 由串联电路特点和欧姆定律计算电压在预设值最小时，电路中电流最小，变阻器连入阻值最大，由此计算、分析解答．

解答 解：
（1）由图知，R与变阻器串联，电压表测R两端电压，电流表测电路中电流，
当定值电阻最大R=20Ω，当电压预设值最小为1.5V时，电路中电流最小：I_最小=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
由串联电路特点和欧姆定律可得，此时变阻器接入电路中的电阻最大：R_滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{R}}{{I}_{最小}}$=$\frac{6V-1.5V}{0.075A}$=60Ω＞20Ω，所以此预设电压值不正确，即A错误；
当定值电阻最大R=20Ω，当电压预设值最小为1V时，电路中电流最小：I_最小=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1V}{20Ω}$=0.05A，
由串联电路特点和欧姆定律可得，此时变阻器接入电路中的电阻最大：R_滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{R}}{{I}_{最小}}$=$\frac{6V-1V}{0.05A}$=100Ω＞20Ω，所以此预设电压值不正确，即B错误；
（2）电压预设值越大，电路中电流越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，滑动变阻器阻值调节范围越小．故C正确；
（3）实验电压预设值为2V时，当R=20Ω时，变阻器需连入阻值最大，
此时电路中电流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
此时变阻器连入电路的阻值：R=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{6V-2V}{0.1A}$=40Ω，故D错误．
故选C．

点评 本题考查了串联电路特点和欧姆定律的应用，关键知道定值电阻取最大值时，电路中电流最小时，变阻器需要连入阻值最大．