Question

15．探究“一定電壓下，電流與電阻的關系”．提供的實驗器材有電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關一個，三個定值電阻（10Ω，15Ω，20Ω），滑動變阻器三個R₁（40Ω，1A），R₂（  20Ω，0.5A ），R₃（ 40Ω，0.1A），導線若干．
（1）實驗時，在a、b間先接入20Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數(shù)為2V，記下相應電流值，再改接15Ω的電阻，此時滑片P應向E（填“E”或“F”）端移動，移動滑動變阻器的目的是保持定值電阻兩端電壓為2V不變．
（2）如表所示，根據分析，得到的結論是電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

R/Ω	10	15	20
I/A	0.2	0.13	0.1

（3）若要完成這個實驗，則滑動變阻器要選擇哪個R₁（填滑動變阻器的序號）

Answer 1

分析 （1）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，電路中的總電阻變小，電路中的電流增大，滑動變阻器兩端的電壓變大，電壓表的示數(shù)變��；要探究電流和電阻之間關系，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，要通過調節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓變小，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（2）分析表格中數(shù)據，得出電流與電阻的關系．
（3）根據串分壓的知識，定值電阻越大，所需的滑動變阻器的阻值越大，根據定值電阻的最大阻值結合歐姆定律便可計算出所需滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變小，根據歐姆定律可知電路中電流變大，滑動變阻器分得的電壓變大，電阻分得的電壓變��；要探究電流和電阻之間關系，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，所以應調節(jié)滑片向E移動，減小滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達到2V時，讀取電流表示數(shù)．因此移動變阻器滑片P的目的保持定值電阻兩端電壓為2V不變．
（2）由表格中數(shù)據知，電壓一定時，導體的電阻增大為原來的幾倍，通過電阻的電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一，故可得結論：電壓一定時，導體中的電流與導體電阻成反比．
（3）由表格中數(shù)據知，當定值電阻的阻值為20Ω時，電流I=0.1A，
所需滑動變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.1A}$=25Ω＞20Ω；
由表格中數(shù)據知，當定值電阻的阻值為10Ω時，電流為0.2A＞0.1A，
故要完成這個實驗，滑動變阻器應選擇R₁．
故答案為：（1）E；保持定值電阻兩端的電壓為2V不變；（2）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；（3）R₁．

點評 本題考查了探究電流跟電阻關系的實驗，探究的方法是控制變量法，并且能夠根據題目數(shù)據選擇合適的滑動變阻器．