Question

11．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20甲所示的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖20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20丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得結(jié)論：保持電壓不變時，電流跟電阻成反比．
①在上述實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)先用5Ω的電阻做完實(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)，把滑片P移到A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻；閉合開關(guān)，移動滑片P的位置，并觀察電壓表的示數(shù)變化；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�。�
并請你想一想小強(qiáng)解決問題可能用到的兩種方法（同種方法不能重復(fù)使用），并簡要說明方法一的理由．
方法一：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“20Ω1A”的滑動變阻器
方法二：在電路中再串聯(lián)一個5Ω的定值電阻．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器與待測電阻串聯(lián)接入電路即可．
（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，然后提出改進(jìn)措施．

解答 解：
（1）把定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)接入電路即可完成電路連接，電路圖如圖所示：
；
（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：在電壓不變時，電流與電阻成反比；
①更換電阻正確的操作是：斷開開關(guān)，把滑片P移到A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻；閉合開關(guān)，移動滑片P的位置，并觀察電壓表的示數(shù)變化；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；改進(jìn)方法：
方法一：換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器，
理由：根據(jù)串聯(lián)電路的電流相等有$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$，解得：R_滑=12Ω，故選用“20Ω 1A”的滑動變阻器．
方法二：在電路中再串聯(lián)一個5Ω的定值電阻，
理由：根據(jù)$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{4.5V-2.5V}{R′}$，解得R′=12Ω，
而12Ω可用5Ω的定值電阻與“10Ω 2A”的變阻器串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)滑片P來獲得．
故答案為：（1）見上圖；
（2）保持電壓不變時，電流跟電阻成反比；
①斷開開關(guān)，把滑片P移到A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻；閉合開關(guān)，移動滑片P 的位置，并觀察電壓表的示數(shù)變化；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�。�
方法一：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．
方法二：在電路中再串聯(lián)一個5Ω的定值電阻．

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．