(2013?安順)小強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(guān)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(guān),三個定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω),兩只滑動變阻器(10Ω 2A、20Ω 1A),導線若干.
(1)請根據(jù)圖甲所示的電路圖,用筆畫線代替導線把圖乙所示的實物電路連接完整.
(2)實驗中多次改變R的阻值,并得到多組實驗數(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:
電壓不變時,電流與電阻成反比
電壓不變時,電流與電阻成反比

①在上述實驗中,小強先用5Ω的電阻做完實驗后,接著要改用10Ω的電阻繼續(xù)做實驗,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)
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當小強改用15Ω的電阻繼續(xù)實驗時,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)達到實驗要求的值.小強不畏困難,經(jīng)過認真思考,找出了原因,并利用現(xiàn)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(shù)無法達到實驗要求的值”的原因是:
滑動變阻器的最大阻值太小
滑動變阻器的最大阻值太小

并請你想一想小強解決問題可能用到的兩種方法(同種方法不能重復使用),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
換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器

理由:
根據(jù)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R
,得:R=12Ω,故選用“20Ω1A”的滑動變阻器.
根據(jù)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R
,得:R=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
在電路中再串聯(lián)一個5Ω的定值電阻
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,然后分析當電壓不變時,電流與電阻的關(guān)系;①實驗過程中更換電阻時,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到要求的原因,然后提出改進措施.
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,不能使電阻兩端達到要求的值;改進方法:
方法一:換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器,
理由:根據(jù)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R
,得:R=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)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R′
,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)電路圖如圖所示;(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小;
方法一:換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器,
理由:根據(jù)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R
,得:R=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)
2.5V
15Ω
=
4.5V-2.5V
R′
,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.
點評:本題考查了連接實物電路圖、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗操作分析、實驗操作改進等問題,實驗操作分析及實驗改進措施是本題的難點,要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認真分析,然后提出改進措施.
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(1)請你用筆畫線代替導線,將圖甲的實物電路連接完整.
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A
A
(選填“A”或“B”)端,目的是為了
保護電路
保護電路

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B
B
(選填“A”或“B”)端移動,使電壓表的示數(shù)為2.5V.
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0.5
0.5
W.

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20
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N.若小明將推力增大到30N時,木箱受到的合力大小為
10
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N.

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