3.用电压表和电流表等器材探究电流与电阻的关系,电源电压为4.5 V,所用定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω、30 Ω。

(1)先将30 Ω的电阻接入图甲所示的电路中,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最(选填“左”或“右”)端。
(2)图甲所示的电路中有一条导线连接错误。请在该导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确。
(3)改正错误后闭合开关,电流表无示数,电压表有示数。故障可能是定值电阻路。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为3.0 V时,电流表的示数为0.1 A。断开开关,将30 Ω的电阻换成25 Ω的电阻后再闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向(选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为3.0 V。此时,电流表的示数如图乙所示,为A。
(5)实验数据如下表所示,请在图丙中描绘出I-R的关系图像。

| 实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 电阻$R/\Omega$ | 30 | 25 | 20 | 15 | 10 | 5 |
| 电流$I/A$ | 0.1 | | 0.15 | 0.2 | 0.3 | 0.6 |

(1)左 (2) (3)断 (4)右 0.12 (5)如图2所示
【解析】(1)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,即最左端。(2)图甲中定值电阻没有接入电路中,电流表应跟定值电阻串联,电压表应跟定值电阻并联。(3)电流表无示数,说明电路断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,由此可知电路故障可能是定值电阻断路了。(4)将30 Ω的电阻换成25 Ω的电阻后,为保证电阻两端的电压不变,根据“换小调小”的原则可知,此时应使滑动变阻器连入电路中的电阻减小,即将滑片向右移动。由图甲可知,电流表使用的测量范围是0～0.6 A,所以图乙中电流表的示数为0.12 A。(5)根据表中数据,在坐标系中标出对应的点,然后用平滑的曲线把各点连接起来即可。

【分析】
本题是探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合滑动变阻器使用规则、电路故障判断、欧姆定律应用等知识解题：
1. 闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值保护电路，据此确定滑片位置；
2. 实验中电流表串联测电流、电压表并联测定值电阻电压，据此找出错误导线并改正；
3. 电流表无示数为断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，据此判断故障；
4. 更换定值电阻后需保持其两端电压不变，结合串联分压规律调整滑动变阻器，再根据电流表量程读数；
5. 根据实验数据在坐标系描点连线得到I-R图像。
【解析】
(1) 闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处。由图甲可知，滑动变阻器接入左下接线柱，滑片移到最左端时接入电阻丝最长、阻值最大，故填左。
(2) 图甲中定值电阻连接错误，电压表应并联在定值电阻两端，电流表应串联在电路中。在错误导线上打“×”，将电路改正为电流表串联、电压表并联在定值电阻两端（对应参考答案的图）。
(3) 电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表两端与电源连通，因此故障为定值电阻断路。
(4) 更换小定值电阻后，其分压减小，需减小滑动变阻器接入电阻，使定值电阻分压回到3V。滑动变阻器接右下接线柱，滑片向右移动时接入电阻减小，故滑片向右；电流表量程为0~0.6A，分度值0.02A，示数为0.12A。
(5) 根据表格中R和I的数据，在坐标系对应位置描点，用平滑曲线连接各点，得到I-R图像（对应参考答案的图）。
【答案】
(1)左 (2) (3)断 (4)右 0.12 (5)如图2所示
【知识点】
探究电流与电阻的关系、滑动变阻器的使用、电路故障分析
【点评】
本题为电学实验基础题，考查实验操作规范、电路故障判断、欧姆定律应用，是中考电学实验常考题型，核心是掌握控制定值电阻两端电压不变的实验要求。
【难度系数】
0.6

课外拓展 提高
一、填空题
1. 小明想探究“电流与电阻的关系”，某次测量时电流表的示数如图甲所示，此时电流为A。测量多组数据后，绘制出$I-R$图像，如图乙所示。由图像得到的结论是。

1. 0.3 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比

【分析】
要解决这道题，首先需正确读取电流表的示数：先确定电流表选用的量程，再根据量程确定分度值，最后结合指针位置读数；其次，探究电流与电阻的关系时需控制电阻两端电压不变，结合I-R图像的变化规律推导结论。
【解析】
1. 电流表示数：图甲中电流表选用0~0.6A量程，该量程下每大格代表0.2A，每大格分为10小格，因此分度值为0.02A；指针指向0.2A后第5小格，示数为0.2A + 5×0.02A = 0.3A。
2. 实验结论：探究“电流与电阻的关系”时，需保持电阻两端电压不变；图乙的I-R图像显示，电阻增大时电流减小，且电流与电阻的乘积为定值，因此结论为：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【答案】
0.3；电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
【知识点】
电流表读数、电流与电阻的关系
【点评】
本题考查电流表读数和探究电流与电阻关系的实验结论，属于基础实验题型，需掌握电流表量程与分度值的判断方法，以及控制变量法在实验中的应用，明确实验结论的前提条件。
【难度系数】
0.5

二、选择题
2. 在探究电流跟电压及电流跟电阻的关系实验中，电路中的滑动变阻器两次的作用是
（）

A.均使电阻R两端的电压成倍数变化
B.均使电阻R两端的电压保持不变
C.前一次使电阻R两端的电压成倍数变化，后一次使电阻R两端的电压保持不变
D.前一次使电阻R两端的电压保持不变，后一次使电阻R两端的电压成倍数变化

2. C

【分析】
要解决这道题，需明确探究电流跟电压、电阻关系的两个实验中滑动变阻器的不同作用：探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变，需通过滑动变阻器调节使电阻两端电压成倍数变化，以研究电流随电压的变化规律；探究电流与电阻的关系时，要控制电阻两端电压不变，需通过滑动变阻器调节保持电压恒定，以研究电流随电阻的变化规律。据此分析选项即可得出答案。
【解析】
1. 探究电流与电压的关系实验：控制电阻R的阻值不变，滑动变阻器的作用是改变电阻R两端的电压，使其成倍数变化，从而得到电流随电压的变化关系；
2. 探究电流与电阻的关系实验：更换不同阻值的电阻R后，滑动变阻器的作用是保持电阻R两端的电压不变，从而得到电流随电阻的变化关系；
结合选项，只有C选项的描述符合上述两次实验中滑动变阻器的作用。
【答案】
C
【知识点】
探究电流与电压、电阻的关系；滑动变阻器的作用
【点评】
本题考查探究电流与电压、电阻关系实验中滑动变阻器的作用，核心是区分两次实验的变量控制要求，属于基础实验知识点的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5