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,“30Ω 1A”的滑动变阻器一只,学生用电流表、电压表各一只,开关和导线若干.
(1)实验过程中他控制定值电阻R2两端的电压恒为1V.发现不能按要求完成实验,请通过计算说明滑动变阻器的最大阻值至少为________Ω.
(2)若实验器材不能更换.但仍要完成本实验,可以________.
试题答案
解:
(1)当阻值为20Ω的定值电阻与滑动变阻器串联在3V电源时,定值电阻两端电压为1V,滑动变阻器两端电压为3V-1V=2V.所以滑动变阻器的最小阻值为2×20Ω=40Ω.
故答案为:40.
(2)当阻值为20Ω的定值电阻与最大阻值为30Ω的滑动变阻器串联在3V电源时,定值电阻两端电压为×3V=1.2V.也就是说,只要定值电阻两端电压不小于1.2V(不大于3V),利用现有器材就能完成本实验.
故答案为:将定值电阻R2两端的电压控制得大一些.
试题解析
探究电流与电阻的关系,需要保持电阻两端电压一定.
(1)串联电路用电器两端电压与其阻值成正比,接入电路的定值电阻最大时,两端电压最大.
(2)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.
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.
