Question

16．小明利用如图所示的电路探究电流跟电阻的关系．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
（1）请将图中实物电路连接完整（导线不允许交叉）；
（2）在实验过程中，小明用5Ω的电阻测得两表示数分别为2V和0.4A后，接下来的操作是断开开关，将滑片滑到电阻最大位置，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2V时，读出电流表的示数．再更换电阻R，重复以上操作．
通过上述实验，可以得出的结论是：电压一定时，导体中的电流和导体的电阻成反比．
（3）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于40Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器和电阻串联，电压表并联在电阻两端；
（2）为了保护电路，每做实验之前，都应当断开开关，将滑动变阻器的滑片移到电阻最大位置；
将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压表的示数达到原来的示数不变；
在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（3）根据串联分压的知识，当电阻值为20Ω时，所需的滑动变阻器的阻值最大，根据I=$\frac{U}{R}$确定电路中电流，再计算出滑动变阻器两端的电压，从而计算出滑动变阻器的阻值．

解答 解：（1）滑动变阻器和电阻串联，电压表并联在电阻两端，如下图：

（2）实验过程中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来需断开开关，将滑动变阻器的滑片移到电阻最大位置；
探究电流与电阻关系时，需改变电阻的大小，保持电阻两端电压不变，因此应使电压表示数仍为2V；
得出的结论是：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（3）根据串联分压的知识，当电阻值为20Ω时，所需的滑动变阻器的阻值最大，
此时电路中的电流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
滑动变阻器的最小阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，
所以为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于40Ω的滑动变阻器．
故答案为：（1）如上图；（2）断开开关，将滑片滑到电阻最大位置；2；电压一定时，导体中的电流和导体的电阻成反比；（3）40．

点评 此题是探究电流跟电阻的关系实验，需使电阻两端的电压不变，考查了对串联电路电流、电压的关系，及欧姆定律的变形应用．