Question

（2013?吳中區(qū)二模）小明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（10Ω2A、20Ω1A），導(dǎo)線若干．
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，電流與導(dǎo)體的電阻成反比

．
（1）在上述實(shí)驗(yàn)中，小明先用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)，把滑片移至A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，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)

．
（2）當(dāng)小明改用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．小明不畏困難，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小

．
并請你想一想小明解決問題可能用到的方法，并簡要說明此方法的理由．方法：

換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器

，理由：

根據(jù)

2V

R滑

=

2.5V

15Ω

得，R_滑=12Ω，所以應(yīng)選用“20Ω 1A”的滑動變阻器

．

Answer 1

分析：掌握正比例和反比例關(guān)系圖象；電壓不變，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（1）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；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中電流相等分析當(dāng)改用15Ω的電阻時，滑動變阻器的最大阻值，便可得出結(jié)論；

解答：解：由圖象知，是反比例函數(shù)圖象，可知，當(dāng)電壓不變時，電流與電阻成反比；
（1）由圖象丙知，當(dāng)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)；
（2）改用15Ω的電阻時，則滑動變阻器兩端的電壓為：
U_滑=4.5V-2.5V=2V
∴

U滑

R滑

=

U

R

∵

2V

R滑

=

2.5V

15Ω

∴R_滑=12Ω
分析知，可能是小明選用的滑動變阻器最大阻值太小，應(yīng)選用最大阻值為20Ω的滑動變阻器．
故答案為：電壓不變時，電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（1）斷開開關(guān)，把滑片移至A端，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，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)；（2）滑動變阻器的最大阻值太小；換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器；根據(jù)

2V

R滑

=

2.5V

15Ω

得，R_滑=12Ω，所以應(yīng)選用“20Ω 1A”的滑動變阻器．

點(diǎn)評：此題是探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關(guān)系”，考查了控制變量的方法，關(guān)鍵是能根據(jù)函數(shù)關(guān)系圖象得出電阻兩端的電壓，同時考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇，需計(jì)算出滑動變阻器所需的最大阻值進(jìn)行判斷．