Question

6．小強(qiáng)利用如圖甲所示的電路，實(shí)驗(yàn)探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關(guān)系”

實(shí)驗(yàn)器材：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，一個開關(guān)，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（10Ω 2A、20Ω　1A），導(dǎo)線若干．
（1）請根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙所示的實(shí)物電路連接完整．
（2）實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，并得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由這些數(shù)據(jù)得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得結(jié)論：電壓一定時，電流與電阻成反比．
①在上述實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)先用5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)后，接著要改用10Ω的電阻繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，應(yīng)如何具體操作？斷開開關(guān)，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片，觀察電壓表的示數(shù)，直到電壓表的示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)
②當(dāng)小強(qiáng)改用15Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，小強(qiáng)不畏困難，經(jīng)過認(rèn)真思考，找出了原因，并利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材解決了問題，完成了實(shí)驗(yàn)，請你分析“電壓表的示數(shù)無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值”的原因是滑動變阻器的最大阻值太小
③請你想一想小強(qiáng)解決問題可用到的發(fā)法，并簡要說明理由．
方法換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器．
理由：根據(jù)$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$得：R_滑=12Ω．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器和電阻串聯(lián)即可；
（2）由圖象找出電流與電阻的對應(yīng)關(guān)系，然后分析當(dāng)電壓不變時，電流與電阻的關(guān)系；
①根據(jù)圖象丙求出電阻兩端的電壓，實(shí)驗(yàn)過程中更換電阻時，要先斷開開關(guān)，取下原來的電阻，換上阻值較大的電阻，然后調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，保持電阻兩端電壓不變；
②根據(jù)滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關(guān)系，由串聯(lián)電路的分壓原理分析電壓表不能達(dá)到要求的原因；
③由串聯(lián)電路的分壓原理分析電壓表不能達(dá)到要求的原因，然后提出改進(jìn)措施．

解答 解：（1）滑動變阻器和電阻串聯(lián)，如下圖：

（2）由圖丙所示圖象可知：在電壓不變的情況下，通過電阻的電流與電阻值的乘積不變，是一個定值，這說明：電壓一定時，電流與電阻成反比；
①由圖丙可知，電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
探究電流和電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端的電壓保持不變，所以要改用10Ω的電阻繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，接下來的操作是：斷開開關(guān)，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片，觀察電壓表的示數(shù)，直到電壓表的示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)；
②由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達(dá)到要求的值；
③方法：換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器，
理由：根據(jù)$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$得：R_滑=12Ω，故選用“20Ω 1A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）如上圖；（2）①斷開開關(guān)，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片，觀察電壓表的示數(shù)，直到電壓表的示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)；②滑動變阻器的最大阻值太小；③換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器；根據(jù)$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$得：R_滑=12Ω．

點(diǎn)評 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)操作分析、實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)等問題，實(shí)驗(yàn)操作分析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施是本題的難點(diǎn)，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認(rèn)真分析，然后提出改進(jìn)措施．