Question

11．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5Ⅴ），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、
10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω2A”、“50Ω1A”），導(dǎo)線若干．
（1）用筆畫線將如圖中實(shí)物圖連接完整（注意電流表的量程選擇）；
（2）小李實(shí)驗(yàn)時，在a、b間先接入5Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為1.5Ⅴ，并記下相應(yīng)的電流值；再改接10Ω的電阻，此時滑片P應(yīng)向右端方向移動，保持a、b兩端電壓不變；
（3）小李為完成用四個定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他選擇的滑動變阻器規(guī)格是“50Ω1A”．他這樣選擇的理由是：當(dāng)20Ω的電阻接入a、b間時，為使電壓表的示數(shù)為1.5V，滑動變阻器接入電路中的阻值是40Ω；若選用規(guī)格為“20Ω，2A”滑動變阻器，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達(dá)到1.5V．．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電流表與電阻R串聯(lián)，可根據(jù)電壓表的量程和最小定值電阻的阻值確定電路中的最大電流；然后根據(jù)電流從正接線流入，負(fù)接線柱流出將電流表接入電路中．
（2）將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知滑動變阻器兩端的電壓減小，電壓表的示數(shù)變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過調(diào)節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓變大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（3）當(dāng)電路中接入20Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，為保護(hù)電壓不變，變阻器連入阻值也最大；判斷滑動變阻器的使用規(guī)格，同時要考慮滑動變阻器的電阻和允許通過的最大電流．

解答 解：（1）由圖電壓表使用0-3V量程，當(dāng)用5Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，電阻最小，電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，
所以電流表的量程為0～0.6A．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將電流表串聯(lián)接入電路中．如圖所示：
；
（2）將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，滑動變阻器分得的電壓變小，定值電阻分得的電壓變大；
要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向右移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)降低到1.5V時，讀取電流表示數(shù)．
（3）當(dāng)20Ω的電阻接入a、b間時，保持電壓表的示數(shù)為1.5V，則電路中電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
此時滑動變阻器接入電路中的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω；
若選用規(guī)格為“20Ω，2A”滑動變阻器，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達(dá)到1.5V；因此需要選擇“50Ω 1A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）見上圖；
（2）右；
（3）當(dāng)20Ω的電阻接入a、b間時，為使電壓表的示數(shù)為1.5V，滑動變阻器接入電路中的阻值是40Ω；若選用規(guī)格為“20Ω，2A”滑動變阻器，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達(dá)到1.5V．

點(diǎn)評 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了控制變量法；并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器，不但考慮滑動變阻器允許通過的電流，也要考慮滑動變阻器的電阻．電路電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流，滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻，這樣，滑動變阻器既能滿足電路要求，也能使電路準(zhǔn)確獲得需要的數(shù)據(jù)．