Question

15．在探究“電壓一定時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為6V），電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別為“20Ω 2A”和“50Ω 1A”），導(dǎo)線若干．
（1）請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出與實(shí)物電路相對(duì)應(yīng)的電路圖．

（2）小李實(shí)驗(yàn)時(shí)，在a、b間首先接人5Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，使電壓表的示數(shù)為2V，并記下相應(yīng)的電流值；再改接l0Ω的電阻，此時(shí)變阻器滑片P應(yīng)向F（填“E”或“F”）端移動(dòng)，小李移動(dòng)變阻器滑片P的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變．
（3）小李為完成實(shí)驗(yàn)室老師提供的三個(gè)定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是“50Ω 1A”．他這樣選擇的理由是當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)至40Ω才能使電阻兩端的電壓為2V．

Answer 1

分析 （1）由實(shí)物圖知，從電源的正極出發(fā)依次連接開關(guān)、電流表、電阻、滑動(dòng)變阻器，最后回到電源的負(fù)極；
（2）探究電流與電阻的關(guān)系，改變電阻，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串分壓的知識(shí)，先判斷出改接后電壓表的示數(shù)變化，然后判斷滑片的移動(dòng)方向；
（3）由歐姆定律求出最大阻值的滑動(dòng)變阻器接入電路時(shí)的電路電流，然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．

解答 解：（1）由實(shí)物圖知，從電源的正極出發(fā)依次連接開關(guān)、電流表、電阻、滑動(dòng)變阻器，最后回到電源的負(fù)極，電路圖如圖所示：

（2）將5Ω電阻換成10Ω電阻后，電路中的電阻變大，電流變小，因此滑動(dòng)變阻器分壓減小，所以電壓表的示數(shù)會(huì)變大；為控制定值電阻兩端電壓不變，應(yīng)該把滑動(dòng)變阻器滑片向F端移動(dòng)，使滑動(dòng)變阻器分壓變大，R兩端電壓變小，控制到2 V時(shí)為止，所以滑動(dòng)變阻器的作用是保持電阻兩端的電壓不變；
（3）當(dāng)20Ω的電阻接入電路時(shí)，為使電壓表的示數(shù)為2 V，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，則應(yīng)選規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）如上圖；（2）F；保持定值電阻兩端的電壓不變；（3）“50Ω 1A”；當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)至40Ω才能使電阻兩端的電壓為2V．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究電流與電阻的關(guān)系，注意控制電阻兩端的電壓不變．解決本題的關(guān)鍵：一是知道滑動(dòng)變阻器在本實(shí)驗(yàn)中的作用和使用，二是利用好歐姆定律