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(guī)格分別為：“20Ω 1A”和“50Ω 1A”），導線若干．

（1）根據(jù)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(shù)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(guī)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(fā)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(jù)串分壓的知識，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(lián)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(fā)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(shù)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(shù)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(guī)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．