现有下列器材:学生电源电压 9V,电流表、电压表、定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、40Ω 各一个)、开关、滑动变阻器(规格为 “20Ω 1A” 和 “15Ω 2A”)和导线若干。小明利用这些器材探究 “通过导体的电流与导体电阻的关系”,他设计了如图甲所示的电路。

(1) 在连接电路时,开关应________。在这个实验中,还可以在改变接入电路的电阻 R 时,通过调节滑片位置,使________保持不变;
答案:断开;电压
(2) 实验中,小强用 10Ω 的电阻做完实验后,接着用 15Ω 的电阻替换之前的电阻接入电路,则为了实现探究目的,需要使滑动变阻器接入电路的阻值________(选填 “增大”、“不变” 或 “减小”);
答案:增大
(3) 若要使所给的 6 个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验,应选取规格为____________的滑动变阻器。
答案:20Ω 1A
答案:(1) 断开;电压;(2) 增大;(3) 20Ω 1A
查看解析
(1)为了保护电路,连接电路时开关应断开。
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,因此在这个实验中,滑动变阻器还可以在改变接入电路的电阻 R 时,通过调节滑片位置,使电阻 R 两端电压保持不变。
(2)根据串联电路的分压原理知道,将定值电阻由 10Ω 改接成 15Ω 的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律知道,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理知道,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻。
(3)电源电压为 9V,定值电阻两端电压为
UR=IR=0.3A×20Ω=6V
则滑动变阻器两端电压为
U滑=U−UR=9V−6V=3V
定值电阻两端电压是滑动变阻器两端电压的 2 倍,由串联电路特点知道,定值电阻阻值是滑动变阻器接入电路阻值的 2 倍,定值电阻最大阻值 40Ω,用此电阻进行实验时,滑动变阻器接入电路的阻值应为 20Ω,则应选最大阻值为 20Ω 的滑动变阻器,因此选取规格为 “20Ω 1A” 的滑动变阻器。