9. (2024·淮安)小明用阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的三个定值电阻探究电流与电阻关系，电源电压为3 V且保持不变.

(1) 用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大).
(2) 连接电路时，开关应处于状态.
(3) 将5 Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，电路出现的故障是.
(4) 根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图象，如图乙所示.由图象可知，电阻R两端的电压为V.得出的结论是:电压一定时，电流与电阻成比.
(5) 本实验中滑动变阻器的作用是.分析实验数据可知，本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于Ω.

9. (1) 如图 (2) 断开 (3) 定值电阻断路 (4) 2 反 (5) 保护电路，保持定值电阻两端的电压不变 10

【分析】
1. 电路连接：滑动变阻器需“一上一下”接线，要求滑片右滑电流变大，说明接入电阻变小，因此将滑动变阻器右下接线柱与定值电阻左接线柱相连，完成电路连接。
2. 连接电路时，为防止短路损坏元件，开关必须断开。
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，故故障为定值电阻断路。
4. 探究电流与电阻关系时需控制定值电阻两端电压不变，根据欧姆定律U=IR，结合图乙数据可计算出定值电阻两端电压；电压一定时，电流随电阻增大而减小，据此得出结论。
5. 滑动变阻器的作用是保护电路和控制定值电阻两端电压不变；当接入最大定值电阻时，结合电源电压和定值电阻两端电压，计算电路电流，再求出滑动变阻器所需的最大阻值。
【解析】
(1) 滑动变阻器滑片右滑电流变大，说明接入电阻减小，因此将滑动变阻器右下接线柱与定值电阻左端接线柱连接，完成电路连接。
(2) 连接电路时，开关应处于断开状态，避免电路短路。
(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两极连通，因此故障为定值电阻断路。
(4) 根据欧姆定律U=IR，由图乙取点：当$\frac{1}{R}=0.1\ \Omega^{-1}$时，$I=0.2\ \mathrm{A}$，则$U=I×\frac{1}{\frac{1}{R}}=0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$；电压一定时，电流与电阻成反比。
(5) 滑动变阻器的作用是保护电路，同时保持定值电阻两端电压不变；当接入最大定值电阻$20\ \Omega$时，电路电流$I=\frac{U_{\mathrm{定}}}{R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=3\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$，则滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{1\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，即最大阻值不小于$10\ \Omega$。
【答案】
(1) 如图；(2) 断开；(3) 定值电阻断路；(4) 2；反；(5) 保护电路，保持定值电阻两端的电压不变；10
【知识点】
欧姆定律、电流与电阻关系、滑动变阻器的使用
【点评】
本题为初中电学核心实验题，考查探究电流与电阻关系的全流程知识点，涵盖电路连接、故障分析、实验结论推导及滑动变阻器的作用与阻值计算，注重实验操作与原理的结合，是电学基础题型。
【难度系数】
0.6

10. 图1是一个电子拉力计原理图.硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(P与$R_1$间的摩擦不计).电压表量程为0～3 V,ab是一根长为6 cm的均匀电阻丝,阻值$R_1=30\ \Omega$,电源电压$U=6\ \mathrm{V}$.
（1）要保证电压表能正常工作,电路中$R_0$至少应为.
（2）当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关后电压表的读数为.
（3）已知该弹簧伸长的长度$\Delta L$与所受拉力F间的关系如图2所示,若$R_0=45\ \Omega$,通过计算说明,开关S闭合后,当电压表指针指在0.8 V处,作用在拉环上水平向右的拉力为多大?
（4）此拉力器的量程为多少?

10. (1) $30\ \Omega$ (2) 0 V (3) 200 N (4) 由于滑动变阻器的电压最大为2.4 V,拉力器的量程为0～600 N

【分析】
本题是电路与力学结合的综合题，需结合串联电路特点、欧姆定律及弹簧伸长与拉力的关系解题：
（1）问需利用电压表最大量程，结合串联电路电流、电压规律计算R₀的最小值；
（2）问根据滑片位置判断电压表测量的电压大小；
（3）问先算电路电流，再由电压表读数得对应电阻，结合电阻均匀性求弹簧伸长量，最后根据图像得拉力；
（4）问根据电压表最大允许电压，算出最大伸长量，结合图像确定拉力量程。
【解析】
（1）当电压表达到最大量程3V时，电路电流：
$I=\frac{U_{1大}}{R_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$，
此时R₀两端电压：$U_0=U-U_{1大}=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$，
则R₀的最小值：$R_0=\frac{U_0}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$；
（2）当拉环不受拉力时，滑片P在a端，电压表并联在a、P两端，a、P间电阻为0，故电压表示数为0V；
（3）当$R_0=45\ \Omega$时，电路总电阻：$R_{总}=R_0+R_1=45\ \Omega+30\ \Omega=75\ \Omega$，
电路电流：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{75\ \Omega}=0.08\ \mathrm{A}$，
电压表示数为0.8V时，a到P间的电阻：$R_{ap}=\frac{U_V}{I'}=\frac{0.8\ \mathrm{V}}{0.08\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，
因R₁均匀，每厘米电阻为$\frac{30\ \Omega}{6\ \mathrm{cm}}=5\ \Omega/\mathrm{cm}$，故弹簧伸长量$\Delta L=\frac{10\ \Omega}{5\ \Omega/\mathrm{cm}}=2\ \mathrm{cm}$，
由图2可知，$\Delta L=2\ \mathrm{cm}$时，拉力$F=200\ \mathrm{N}$；
（4）电压表最大量程为3V，此时a到P间最大电阻：$R_{ap大}=\frac{U_{V大}}{I'}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.08\ \mathrm{A}}=37.5\ \Omega$，但R₁总电阻仅30Ω，故实际最大$R_{ap}=30\ \Omega$，对应电压$U_{V大}'=I'R_1=0.08\ \mathrm{A}×30\ \Omega=2.4\ \mathrm{V}$，
此时弹簧最大伸长量$\Delta L_{大}=\frac{30\ \Omega}{5\ \Omega/\mathrm{cm}}=6\ \mathrm{cm}$，由图2知，$\Delta L=6\ \mathrm{cm}$时，拉力$F=600\ \mathrm{N}$，故量程为0~600N。
【答案】
(1) $30\ \Omega$；(2) $0\ \mathrm{V}$；(3) $200\ \mathrm{N}$；(4) $0～600\ \mathrm{N}$
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、弹簧伸长与拉力的关系
【点评】
本题是电路与力学结合的综合应用题，需灵活运用串联规律、欧姆定律及图像分析，考查学生综合分析能力，难度适中。
【难度系数】
0.5