Question

小明利用如圖甲所示的電路，實驗探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關系”．

實驗器材：
電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，一個開關，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（10Ω2A、20Ω1A），導線若干．
實驗中多次改變R的阻值，并得到多組實驗數據，由這些數據得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得結論：    ．
（1）在上述實驗中，小明先用5Ω的電阻做完實驗后，接著要改用10Ω的電阻繼續做實驗，應如何具體操作？    ．
（2）當小明改用15Ω的電阻繼續實驗時，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值．小明不畏困難，經過認真思考，找出了原因，并利用現有的實驗器材解決了問題，完成了實驗，請你分析“電壓表的示數無法達到實驗要求的值”的原因是：    ．
并請你想一想小明解決問題可能用到的方法，并簡要說明此方法的理由．方法：    ，理由：    ．

Answer 1

【答案】分析：掌握正比例和反比例關系圖象；電壓不變，導體中的電流與電阻成反比；
（1）在拆接電路時，開關應斷開，滑動變阻器阻值移至最大阻值處，換接后應保持電壓表的示數不變；
（2）根據串聯電路中電流相等分析當改用15Ω的電阻時，滑動變阻器的最大阻值，便可得出結論；
解答：解：由圖象知，是反比例函數圖象，可知，當電壓不變時，電流與電阻成反比；
（1）由圖象丙知，當電阻為5Ω時，電流為0.5A，所以電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
要改接10Ω的電阻，需先斷開開關，把滑片移至A端，使阻值最大，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，然后閉合開關，移動滑片直到電壓表的示數為2.5V，并讀出電流表的示數；
（2）改用15Ω的電阻時，則滑動變阻器兩端的電壓為：
U_滑=4.5V-2.5V=2V
∴=
∵=
∴R_滑=12Ω
分析知，可能是小明選用的滑動變阻器最大阻值太小，應選用最大阻值為20Ω的滑動變阻器．
故答案為：電壓不變時，電流與導體的電阻成反比；（1）斷開開關，把滑片移至A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，閉合開關，移動滑片直到電壓表的示數為2.5V，并讀出電流表的示數；（2）滑動變阻器的最大阻值太小；換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器；根據=得，R_滑=12Ω，所以應選用“20Ω 1A”的滑動變阻器．
點評：此題是探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關系”，考查了控制變量的方法，關鍵是能根據函數關系圖象得出電阻兩端的電壓，同時考查了滑動變阻器規格的選擇，需計算出滑動變阻器所需的最大阻值進行判斷．