Question

1．小強用如圖甲所示的電路，探究“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）小強在實驗中多次改變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隨電阻R變化的圖象．則他在整個實驗過程中保持電壓表的示數(shù)為V不變．
（2）請根據(jù)小強的實驗要求，用筆畫線代替導線把圖乙所示的實物電路連接完整．
（3）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，小強用10Ω的電阻替換5Ω的電阻后，閉合開關(guān)，下一步的具體操作是斷開開關(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．小強經(jīng)過認真思考，找出了原因．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�。�小強利用現(xiàn)有的實驗器材解決了問題，完成了實驗，他的改進方法是換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象求出電壓的大��；
（2）滑動變阻器和電阻串聯(lián)即可；
（3）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根據(jù)圖象丙求出電阻兩端的電壓，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；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）由圖象可知，當電阻為5Ω時，電流為0.5A，則電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；他在整個實驗過程中保持電壓表的示數(shù)為2.5V；
（2）滑動變阻器和電阻串聯(lián)，電壓表量程為0-3V；如下圖：

（3）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)做實驗，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，不能使電阻兩端達到要求的值；
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）2.5；（2）如上圖；（3）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��；換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器．

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．