Question

小明利用如图甲所示的电路，实验探究“保持电压不变时，电流跟电阻的关系”．

实验器材：
电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，一个开关，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（10Ω2A、20Ω1A），导线若干．
实验中多次改变R的阻值，并得到多组实验数据，由这些数据得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象，由图象可得结论：______．
（1）在上述实验中，小明先用5Ω的电阻做完实验后，接着要改用10Ω的电阻继续做实验，应如何具体操作？______．
（2）当小明改用15Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值．小明不畏困难，经过认真思考，找出了原因，并利用现有的实验器材解决了问题，完成了实验，请你分析“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因是：______．
并请你想一想小明解决问题可能用到的方法，并简要说明此方法的理由．方法：______，理由：______．

Answer 1

解：由图象知，是反比例函数图象，可知，当电压不变时，电流与电阻成反比；
（1）由图象丙知，当电阻为5Ω时，电流为0.5A，所以电压为U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
要改接10Ω的电阻，需先断开开关，把滑片移至A端，使阻值最大，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，然后闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，并读出电流表的示数；
（2）改用15Ω的电阻时，则滑动变阻器两端的电压为：
U_滑=4.5V-2.5V=2V
∴=
∵=
∴R_滑=12Ω
分析知，可能是小明选用的滑动变阻器最大阻值太小，应选用最大阻值为20Ω的滑动变阻器．
故答案为：电压不变时，电流与导体的电阻成反比；（1）断开开关，把滑片移至A端，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，并读出电流表的示数；（2）滑动变阻器的最大阻值太小；换用最大阻值为20Ω的滑动变阻器；根据=得，R_滑=12Ω，所以应选用“20Ω 1A”的滑动变阻器．
分析：掌握正比例和反比例关系图象；电压不变，导体中的电流与电阻成反比；
（1）在拆接电路时，开关应断开，滑动变阻器阻值移至最大阻值处，换接后应保持电压表的示数不变；
（2）根据串联电路中电流相等分析当改用15Ω的电阻时，滑动变阻器的最大阻值，便可得出结论；
点评：此题是探究“保持电压不变时，电流跟电阻的关系”，考查了控制变量的方法，关键是能根据函数关系图象得出电阻两端的电压，同时考查了滑动变阻器规格的选择，需计算出滑动变阻器所需的最大阻值进行判断．