Question

15．小華用如圖所示的電路探究電流與電阻的關系．已知電源電壓為6V，滑動變阻器R₂的最大電阻為20Ω，電阻R₁為l0Ω．實驗過程中，將滑動變阻器滑片移到某一位置時，讀出電阻R₁兩端電壓為4V，并讀出了電流表此時的示數．緊接著小華想更換與電壓表并聯的電阻再做兩次實驗，可供選擇的電阻有l5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個，為了保證實驗成功，小華應選擇的電阻是15Ω和30Ω，兩電阻接入電路后，工作時消耗的功率分別是1.07W和0.53W．

Answer 1

分析 （1）在探究電流與電阻實驗中，因為通過導體電流的大小與電壓和電阻兩個因素有關，所以實驗中更換電阻后要調節滑動變阻器的滑片使電阻兩端的電壓保持不變仍為4V，據此選擇電阻；
（2）根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算功率．

解答 解：（1）為了保證實驗成功，要保證更換電阻后電壓表的示數仍為4V，因電源電壓為6V，故滑動變阻器兩端的電壓只能是2V，即：U₁：U₂=4V：2V=2：1，兩電阻串聯，故R₁：R₂=U₁：U₂=2：1，
因滑動變阻器R₂的最大電阻為20Ω，所以R₁≤40Ω，故只能選15Ω或30Ω．
（2）當電阻R₁為l5Ω時，電阻工作時消耗的功率為P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（4V）^{2}}{15Ω}$≈1.07W；當電阻R₁為30Ω時，電阻工作時消耗的功率為P′=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（4V）^{2}}{30Ω}$≈0.53W．
故答案為：15； 30；  1.07； 0.53．

點評 研究的是電流與電阻的關系，實驗時改變電阻的大小，但要控制電阻兩端的電壓不變，這樣才能得出準確的結論．利用好控制變法（更換電阻后，要保持電阻兩端的電壓不變）是本題的關鍵．