Question

5．小華利用如圖23所示的電路，探究電壓一定時，電流通過導體所消耗的功率與導體電阻的關(guān)系．他使用的器材有：滿足實驗要求的可調(diào)電壓的學生電源、阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值電阻若干、“15Ω　lA”的滑動變阻器、電流表、電壓表和開關(guān)各一只，導線若干．
以下是小華的幾個主要實驗操作步驟：
①按圖連接電路，電路中接入的定值電阻R的阻值為5Ω，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P，當電壓表的示數(shù)U為2V時，讀出電流表的示數(shù)I，將R、U、I值記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中．
②用10Ω電阻替換5Ω電阻接入電路，閉合開關(guān)S后發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)大于2V，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，當電壓表示數(shù)U為2V時，讀出電流表的示數(shù)I，將R、U、I 值記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中．
③仿照步驟②，用15Ω電阻替換10Ω電阻接入電路進行實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)始終大于2V．
請根據(jù)以上敘述回答下列問題：
（1）在步驟②中，為使電壓表的示數(shù)由大于2V減小到2V，小華應向A 端調(diào)節(jié)滑片（選填“A”或“B”）．
（2）出現(xiàn)步驟 ③中所述現(xiàn)象的原因可能是BD（選填選項前的字母，至少有一個選項正確）
A．電源電壓低                B．電源電壓高
C．滑動變阻器最大阻值太大    D．滑動變阻器最大阻值太小
（3）針對步驟③中出現(xiàn)的問題，怎樣改進才能完成該實驗，請寫出你的辦法：降低電源電壓；（或換用阻值大的滑動變阻器或把控制電壓改為2V以上或增大定值電阻R值）．

Answer 1

分析 （1）探究電壓一定時，電流通過導體所消耗的功率與導體電阻的關(guān)系，要控制電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移動的方向；
（2）（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，進行分析討論，確定答案．

解答 解：（1）用10Ω電阻替換5Ω電阻接入電路，閉合開關(guān)S后發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)大于2V，因要保持電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，就要增大變阻器的電壓，由分壓原理，要增大變阻器連入電路中的電阻大小，向A移動滑動變阻器的滑片P，當電壓表示數(shù)U為2V；
（2）當用15Ω代替10Ω的電阻時，由分壓原理，電壓表示數(shù)變大，要減小電壓表示數(shù)，類似（1）知，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，當把滑動變阻器阻值全部接入電路時，定值電阻兩端電壓仍大于2V，
根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}=\frac{{R}_{滑}}{R}$，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓為U_滑=U-U_R，即$\frac{U{-U}_{R}}{{U}_{R}}=\frac{U}{{U}_{R}}-1=\frac{{R}_{滑}}{R}$，
$\frac{U}{{U}_{R}}-1$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$…Ⅰ，
因U_R增大，由Ⅰ式，在U不變的情況下，等式左邊減小，在R不變的情況下，是因為變阻器的最大阻值太�。�
或在R_滑、R不變的情況下，等式右邊大小不變，U_R變大，是因為電源電壓U太高的原因，
所以原因是滑動變阻器的最大電阻太小或電源電壓太高；
故BD符合題意；
（3）由Ⅰ式，要減小U_R，在U、R不變的情況下，應增大R_滑即增大變阻器的最大阻值，
或在R、R_滑的不變，要減小U_R，可減小電源電壓U；
或如果保持變阻器的最大阻值不變，即在R_滑較小的情況下，當U、R不變時，右邊值變小，可增大U_R的值；
或在U、R_滑不變的情況下，增大定值電阻R的值；
能完成實驗，可以控制定值電阻兩端的電壓高一些，或使用電壓小一些的電源、或使用最大阻值更大的滑動變阻器、增大定值電阻R值．
故答案為：（1）A；
（2）BD；
（3）降低電源電壓；（或換用阻值大的滑動變阻器；或把控制電壓改為2V以上；或增大定值電阻R值）

點評 本題考查了“探究通過導體的電流與導體電阻的關(guān)系”的實驗，實驗采用了控制變量法，實驗時要保持電阻兩端電壓不變，要掌握控制變量法的應用．最后一問，難度較大．