Question

15．小華用如圖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(dòng)變阻器R₂的最大電阻為20Ω，電阻R₁為l0Ω．實(shí)驗(yàn)過程中，將滑動(dòng)變阻器滑片移到某一位置時(shí)，讀出電阻R₁兩端電壓為4V，并讀出了電流表此時(shí)的示數(shù)．緊接著小華想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實(shí)驗(yàn)，可供選擇的電阻有l(wèi)5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個(gè)，為了保證實(shí)驗(yàn)成功，小華應(yīng)選擇的電阻是15Ω和30Ω，兩電阻接入電路后，工作時(shí)消耗的功率分別是1.07W和0.53W．

Answer 1

分析 （1）在探究電流與電阻實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)橥ㄟ^導(dǎo)體電流的大小與電壓和電阻兩個(gè)因素有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)中更換電阻后要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電阻兩端的電壓保持不變?nèi)詾?V，據(jù)此選擇電阻；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算功率．

解答 解：（1）為了保證實(shí)驗(yàn)成功，要保證更換電阻后電壓表的示數(shù)仍為4V，因電源電壓為6V，故滑動(dòng)變阻器兩端的電壓只能是2V，即：U₁：U₂=4V：2V=2：1，兩電阻串聯(lián)，故R₁：R₂=U₁：U₂=2：1，
因滑動(dòng)變阻器R₂的最大電阻為20Ω，所以R₁≤40Ω，故只能選15Ω或30Ω．
（2）當(dāng)電阻R₁為l5Ω時(shí)，電阻工作時(shí)消耗的功率為P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（4V）^{2}}{15Ω}$≈1.07W；當(dāng)電阻R₁為30Ω時(shí)，電阻工作時(shí)消耗的功率為P′=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（4V）^{2}}{30Ω}$≈0.53W．
故答案為：15； 30；  1.07； 0.53．

點(diǎn)評 研究的是電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變電阻的大小，但要控制電阻兩端的電壓不變，這樣才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論．利用好控制變法（更換電阻后，要保持電阻兩端的電壓不變）是本題的關(guān)鍵．