Question

4．小明同学用如图所示的电路来验证“电流与电阻的关系”，所用器材有：电压恒为3V的电源，阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只，“15Ω  1A”的滑动变阻器一只，学生用电流表，电压表各一只，开关和导线若于．
（1）实验过程中他控制定值电阻两端的电压最小值为1.7V．
（2）在实验过程中，他用10Ω的电阻替换5Ω的定值电阻，替换后，他应该调节滑动变阻器滑片向阻值较大（选填“较大”或“较小”）的地方移动，使电压表示数保持不变，然后再记录电流表的示数．
（3）若实验中，小明要使阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻两端电压均为1.5V，小明选择的滑动变阻器的最大阻值应20Ω．

Answer 1

分析 （1）电源电压一定，由上一步知定值电阻两端电压较小时，需要滑动变阻器两端电压较高，也就是接入电路的电阻较大．如果提高定值电阻两端电压，则滑动变阻器分担的电压就会降低，接入电路的电阻会减小．
（2）将10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路中，在电路中分压增大，应该移动滑片使导体两端的电压不变．
（3）根据串联电路的分压规律分析．

解答 解：（1）当阻值为20Ω的定值电阻与最大阻值为15Ω的滑动变阻器串联在3V电源时，定值电阻两端电压为$\frac{4}{7}$×3V=1.7V．也就是说，只要定值电阻两端电压不小于1.7V（不大于3V），利用现有器材就能完成本实验．
（2）将10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路中，在定值电阻两端分压增大，应该向右移动滑片增大滑动变阻器的阻值，从而使导体两端的电压不变，即电压表示数不变．
（3）若实验中，小明要使阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻两端电压均为1.5V，当定值电阻最大时，滑动变阻器的电阻最大，此时滑动变阻器两端的电压与定值电阻两端的电压相同，电阻也相同，故最大阻值为20Ω．
故答案为：（1）1.7；（2）较大；电压表示数；（3）20．

点评 本题考查了探究“电流与电阻的关系”的实验，涉及了欧姆定律和串联电路特点的应用，综合性强，有一定的难度．