Question

16．在探究“電壓一定時，電流與電阻的關系”實驗中，實驗室老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為6V）電流表、電壓表各一個，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規格分別為：“20Ω 1A”和“50Ω 1A”），導線若干．

（1）根據圖所示實物圖在虛線框內畫出電路圖．
（2）小李實驗時，在a、b間首先接入5Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P，使電壓表的示數為2V并記錄下電流值；在分別改接10Ω的電阻，此時變阻器滑片P應向F（選填“E”或“F”）端移動，小李移動變阻器滑片P的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變．
（3）小李為完成實驗室老師提供的三個定值電阻進行實驗，他應選擇的滑動變阻器規格是50Ω 1A．他這樣選擇的理由是當定值電阻為20Ω時，滑動變阻器的電阻調至40Ω才能使電阻兩端的電壓為2V．

Answer 1

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

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

（2）改接10Ω的電阻后，電壓表的示數變大，則應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向右端即F端滑動，使電壓表的示數保持2V不變，所以滑動變阻器的作用是保持電阻兩端的電壓不變；
（3）當20Ω的電阻接入電路時，電路電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
此時滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，則應選規格為“50Ω  1A”的滑動變阻器．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）F；保持定值電阻兩端的電壓不變；（3）“50Ω   1A”；當定值電阻為20Ω時，滑動變阻器的電阻調至40Ω才能使電阻兩端的電壓為2V．

點評 本題是探究電流與電阻的關系，注意控制電阻兩端的電壓不變．解決本題的關鍵：一是知道滑動變阻器在本實驗中的作用和使用，二是利用好歐姆定律．