Question

15．探究“一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”．提供的實(shí)驗器材有電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，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(dǎo)線若干．
（1）實(shí)驗時，在a、b間先接入20Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動滑片P使電壓表的示數(shù)為2V，記下相應(yīng)電流值，再改接15Ω的電阻，此時滑片P應(yīng)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(jù)分析，得到的結(jié)論是電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(shí)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(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(jù)，得出電流與電阻的關(guān)系．
（3）根據(jù)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(jù)定值電阻的最大阻值結(jié)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(jù)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�。灰�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(dá)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(jù)知，電壓一定時，導(dǎo)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(jié)論：電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)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(jù)知，當(dāng)定值電阻的阻值為10Ω時，電流為0.2A＞0.1A，
故要完成這個實(shí)驗，滑動變阻器應(yīng)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(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（3）R₁．

點(diǎn)評 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗，探究的方法是控制變量法，并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器．