Question

9．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(dǎo)線若干．

（1）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：電壓一定時，電流與電阻成反比．
（2）在上述實驗中，小強先用5Ω的電阻，當電壓為2.5V時，讀出電流值；接著他換用10Ω的電阻繼續(xù)做實驗，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.5V，讀出此時的電流．
（3）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：小強用的變阻器為“10Ω2A”，當R=15Ω時，無法將電壓表的示數(shù)調(diào)到2.5V．
并請你想一想小強解決問題可能用到的兩種方法
方法一：改用“20Ω1A”的變阻器．理由：當R=15Ω時，U_R=2.5V，變阻器的電壓為2V，變阻器要調(diào)到12Ω，而“10Ω2A”的變阻器無法完成；
方法二：把R的電壓調(diào)為3V．理由：當R=15Ω時，U_R=3V，變阻器的電壓為1.5V，變阻器只要調(diào)到7.5Ω，“10Ω2A”的變阻器可以完成．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）實在拆接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器阻值移至最大阻值處，換接后應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變；
（3）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）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；
（2）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(guān)，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(guān)，移動滑片直到電壓表的示數(shù)為2.5V，并讀出電流表的示數(shù)；
（3）當改用15Ω的電阻時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{1}{6}$A，
滑動變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-2.5V}{\frac{1}{6}A}$=12Ω，
無法使電壓表的示數(shù)達到實驗要求的值，可能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．
方法一：改用“20Ω 1A”的變阻器． 理由：當R=15Ω時，U_R=2.5V，變阻器的電壓為2V，變阻器接入電路的阻值為12Ω，而“10Ω 2A”的變阻器無法完成．
方法二：把R的電壓調(diào)為3V． 理由：當R=15Ω時，U_R=3V，變阻器的電壓為1.5V，變阻器只要調(diào)到7.5Ω，“10Ω 2A”的變阻器可以完成．
故答案為：（1）電壓一定時，電流與電阻成反比；
（2）滑動變阻器；2.5；
（3）小強用的變阻器為“10Ω 2A”，當R=15Ω時，無法將電壓表的示數(shù)調(diào)到2.5V；
改用“20Ω 1A”的變阻器． 理由：當R=15Ω時，U_R=2.5V，變阻器的電壓為2V，變阻器要調(diào)到12Ω，而“10Ω 2A”的變阻器無法完成；
把R的電壓調(diào)為3V． 理由：當R=15Ω時，U_R=3V，變阻器的電壓為1.5V，變阻器只要調(diào)到7.5Ω，“10Ω 2A”的變阻器可以完成．

點評 本題考查了實驗數(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．