Question

7．小雪同學用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V，滑動變阻器R₂的最大阻值為20Ω，電阻R₁為10Ω．實驗過程中，將滑動變阻器滑片移動到某一位置時，讀出電阻R₁兩端的電壓為4V，并讀出了電流表此時的示數(shù)．緊接著小雪想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實驗，可供選擇的電阻有15Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個．

（1）為了保證實驗成功，小雪選擇的電阻是15Ω、30Ω；
（2）滑動變阻器在該實驗中的作用是控制電壓表的示數(shù)保持不變；
（3）為完成實驗數(shù)據(jù)的記錄，請你設計一個該實驗的表格（圖2）：
（4）利用該電路圖還可以完成書本中的哪些實驗？測電阻的阻值，測量電阻的電功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻分擔電壓的規(guī)律求出電阻的阻值；
（2）滑動變阻器可以改變電路中的電流值和電壓值；
（3）本實驗中，應控制電壓表示數(shù)不變，通過改變電阻來探究電流與電阻的關(guān)系；
（4）根據(jù)電流值和電壓值，利用歐姆定律可以求出電阻．

解答 解：（1）電源電壓為6V，滑動變阻器R₂的最大阻值為20Ω，電阻R₁兩端的電壓為4V，在本實驗中應控制電壓表示數(shù)不變；
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知，此時滑動變阻器兩端的電壓為U'=6V-4V=2V；
當滑動變阻器全部接入電路時，此時電路中的電流為：I=$\frac{U'}{{R}_{2}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
則此時定值電阻的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω（即定值電阻的阻值最大為40Ω）；
所以，為了保證實驗成功，小雪選擇的電阻是15Ω、30Ω；
（2）滑動變阻器通過改變接入電路的阻值大小，可以改變電路中的電流值和電壓值，控制電壓表的示數(shù)保持不變；
（3）本實驗中，電壓表的示數(shù)應保持不變，改變定值電阻的阻值，記錄對應的電流值，故數(shù)據(jù)表格為：

U=4V	電阻/Ω	10	15	30
	電流/A

（4）電流表可測出電阻的電流，電壓表可以測出電阻的電壓，根據(jù)電流值和電壓值，可以求出電阻的阻值和電功率，所以，這個實驗電路還可以測電阻的阻值，可以測量電阻的電功率．
故答案為：（1）15Ω、30Ω；（2）控制電壓表的示數(shù)保持不變；（3）如表格；（4）測電阻的阻值，測量電阻的電功率．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、實驗操作分析等問題，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認真分析，然后提出改進措施．