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例2 在“探究电流与电阻的关系”的实验中，用到的实验器材有：电压恒为4.5 V的电源，规格为5 Ω、10 Ω、20 Ω的三个定值电阻，规格为“20 Ω 1 A”的滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)探究电压一定时电流与电阻的关系时，应控制定值电阻两端的
(2)用笔画线表示导线，将图甲电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变小)。
(3)将5 Ω的定值电阻接入电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电流表和电压表的示数都不变且较小，原因可能是
(4)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2 V，并记下电流值；再断开开关，只将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻，此时电压表的示数如图乙所示，为
(5)继续将20 Ω的定值电阻接入电路，发现无论怎样调节滑动变阻器滑片，仍无法使电压表的示数达到2 V，出现这种现象的原因可能是
(6)解决上述问题后完成实验。根据实验数据(如表所示)和所绘制的图像(如图丙所示)，可得出结论：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成
注意 在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中，更换电阻后，调节滑动变阻器的方法是“换大调大，换小调小”，即更换阻值更大(小)的定值电阻后，滑动变阻器的滑片应向增大(减小)电阻的一侧滑动。
(1)探究电压一定时电流与电阻的关系时，应控制定值电阻两端的
电压
不变，实验中是通过滑动变阻器
（填器材名称）进行控制的；要探究电流随电阻变化的规律，可通过更换不同阻值的定值电阻
来改变电阻的大小。(2)用笔画线表示导线，将图甲电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变小)。
(3)将5 Ω的定值电阻接入电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电流表和电压表的示数都不变且较小，原因可能是
滑动变阻器接了下面两个接线柱
。(4)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2 V，并记下电流值；再断开开关，只将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻，此时电压表的示数如图乙所示，为
2.7
V，则应向右
（填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数为2 V，记下电流表的示数。(5)继续将20 Ω的定值电阻接入电路，发现无论怎样调节滑动变阻器滑片，仍无法使电压表的示数达到2 V，出现这种现象的原因可能是
滑动变阻器的最大电阻过小
。(6)解决上述问题后完成实验。根据实验数据(如表所示)和所绘制的图像(如图丙所示)，可得出结论：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成
反
比。注意 在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中，更换电阻后，调节滑动变阻器的方法是“换大调大，换小调小”，即更换阻值更大(小)的定值电阻后，滑动变阻器的滑片应向增大(减小)电阻的一侧滑动。
答案
(1)电压；滑动变阻器；更换不同阻值的定值电阻
(2)[对应实物连接图]
(3)滑动变阻器接了下面两个接线柱
(4)2.7；右
(5)滑动变阻器的最大电阻过小
(6)反
(2)[对应实物连接图]
(3)滑动变阻器接了下面两个接线柱
(4)2.7；右
(5)滑动变阻器的最大电阻过小
(6)反
解析
【分析】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合控制变量法、滑动变阻器的使用、串联分压原理等知识点逐一分析：
1. 第(1)问：实验采用控制变量法，探究电流与电阻关系时需控制定值电阻两端电压不变，通过调节滑动变阻器实现，改变电阻则更换不同阻值的定值电阻；
2. 第(2)问：滑动变阻器要求滑片右滑电流变小，说明接入电阻变大，需遵循“一上一下”接线原则，选择左下端接线柱与任意上端接线柱接入电路；
3. 第(3)问：电流表、电压表示数不变且较小，说明滑动变阻器无法调节电阻，故障为接了下面两个接线柱（此时滑动变阻器为最大定值电阻，不能调节）；
4. 第(4)问：电压表量程为0~3V，分度值0.1V，示数为2.7V；更换更大定值电阻后，其分压增大，需增大滑动变阻器分压以减小定值电阻分压，故滑片向电阻变大的一侧（右）移动；
5. 第(5)问：更换20Ω电阻时，需滑动变阻器提供足够大的分压，若滑动变阻器最大阻值过小，无法满足分压需求，导致定值电阻电压无法达到2V；
6. 第(6)问：电压一定时，电流与电阻的乘积为定值，故电流与电阻成反比。
【解析】
(1) 探究电流与电阻的关系时，根据控制变量法，应控制定值电阻两端的电压不变；实验中通过调节滑动变阻器的滑片改变其接入电阻，从而控制定值电阻两端电压不变；要改变电阻大小，需更换不同阻值的定值电阻。
(2) 滑动变阻器要求滑片向右滑动时电流表示数变小，即接入电阻变大，因此滑动变阻器需“一上一下”接线，将左下端接线柱与电路串联，上端任意接线柱与电路连接（保证滑片右移时接入电阻丝变长，电阻变大）。
(3) 无论怎样移动滑片，电表示数不变，说明滑动变阻器不能改变接入电阻；示数较小，说明接入电阻为最大阻值，故故障为滑动变阻器接了下面两个接线柱（此时滑动变阻器相当于阻值最大的定值电阻，无法调节）。
(4) 电压表选用0~3V量程，分度值为0.1V，示数为2.7V；更换10Ω电阻后，定值电阻分压增大，需增大滑动变阻器接入电阻以减小定值电阻分压，因此滑片向右移动（滑动变阻器接左下端，右移时接入电阻变大），直至电压表示数为2V。
(5) 电源电压4.5V，要使定值电阻两端电压为2V，则滑动变阻器需分压2.5V；根据串联分压规律，当定值电阻为20Ω时，所需滑动变阻器的最大阻值为$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{U_{定}}×R_{定}=\frac{2.5V}{2V}×20Ω=25Ω$，而实验中滑动变阻器最大阻值仅20Ω，故无法达到要求，原因是滑动变阻器的最大电阻过小。
(6) 由实验数据可知，电压一定时，导体中的电流与导体的电阻的乘积为定值，因此电流与电阻成反比。
【答案】
(1)电压；滑动变阻器；更换不同阻值的定值电阻
(2)（滑动变阻器左下端接线柱与电路串联，上端任意接线柱接入电路）
(3)滑动变阻器接了下面两个接线柱
(4)2.7；右
(5)滑动变阻器的最大电阻过小
(6)反
【知识点】
探究电流与电阻的关系、滑动变阻器的使用、串联分压原理
【点评】
本题是电学实验的典型题，考查控制变量法、滑动变阻器故障分析、串联分压的应用，需熟练掌握实验原理和操作要点，尤其是更换电阻后调节滑动变阻器的“换大调大”规则，是解题关键。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合控制变量法、滑动变阻器的使用、串联分压原理等知识点逐一分析：
1. 第(1)问：实验采用控制变量法，探究电流与电阻关系时需控制定值电阻两端电压不变，通过调节滑动变阻器实现，改变电阻则更换不同阻值的定值电阻；
2. 第(2)问：滑动变阻器要求滑片右滑电流变小，说明接入电阻变大，需遵循“一上一下”接线原则，选择左下端接线柱与任意上端接线柱接入电路；
3. 第(3)问：电流表、电压表示数不变且较小，说明滑动变阻器无法调节电阻，故障为接了下面两个接线柱（此时滑动变阻器为最大定值电阻，不能调节）；
4. 第(4)问：电压表量程为0~3V，分度值0.1V，示数为2.7V；更换更大定值电阻后，其分压增大，需增大滑动变阻器分压以减小定值电阻分压，故滑片向电阻变大的一侧（右）移动；
5. 第(5)问：更换20Ω电阻时，需滑动变阻器提供足够大的分压，若滑动变阻器最大阻值过小，无法满足分压需求，导致定值电阻电压无法达到2V；
6. 第(6)问：电压一定时，电流与电阻的乘积为定值，故电流与电阻成反比。
【解析】
(1) 探究电流与电阻的关系时，根据控制变量法，应控制定值电阻两端的电压不变；实验中通过调节滑动变阻器的滑片改变其接入电阻，从而控制定值电阻两端电压不变；要改变电阻大小，需更换不同阻值的定值电阻。
(2) 滑动变阻器要求滑片向右滑动时电流表示数变小，即接入电阻变大，因此滑动变阻器需“一上一下”接线，将左下端接线柱与电路串联，上端任意接线柱与电路连接（保证滑片右移时接入电阻丝变长，电阻变大）。
(3) 无论怎样移动滑片，电表示数不变，说明滑动变阻器不能改变接入电阻；示数较小，说明接入电阻为最大阻值，故故障为滑动变阻器接了下面两个接线柱（此时滑动变阻器相当于阻值最大的定值电阻，无法调节）。
(4) 电压表选用0~3V量程，分度值为0.1V，示数为2.7V；更换10Ω电阻后，定值电阻分压增大，需增大滑动变阻器接入电阻以减小定值电阻分压，因此滑片向右移动（滑动变阻器接左下端，右移时接入电阻变大），直至电压表示数为2V。
(5) 电源电压4.5V，要使定值电阻两端电压为2V，则滑动变阻器需分压2.5V；根据串联分压规律，当定值电阻为20Ω时，所需滑动变阻器的最大阻值为$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{U_{定}}×R_{定}=\frac{2.5V}{2V}×20Ω=25Ω$，而实验中滑动变阻器最大阻值仅20Ω，故无法达到要求，原因是滑动变阻器的最大电阻过小。
(6) 由实验数据可知，电压一定时，导体中的电流与导体的电阻的乘积为定值，因此电流与电阻成反比。
【答案】
(1)电压；滑动变阻器；更换不同阻值的定值电阻
(2)（滑动变阻器左下端接线柱与电路串联，上端任意接线柱接入电路）
(3)滑动变阻器接了下面两个接线柱
(4)2.7；右
(5)滑动变阻器的最大电阻过小
(6)反
【知识点】
探究电流与电阻的关系、滑动变阻器的使用、串联分压原理
【点评】
本题是电学实验的典型题，考查控制变量法、滑动变阻器故障分析、串联分压的应用，需熟练掌握实验原理和操作要点，尤其是更换电阻后调节滑动变阻器的“换大调大”规则，是解题关键。
【难度系数】
0.5
