实验纵览
··纵向深入、要点串联,一题掌握一实验
小组同学探究“欧姆定律”：
(一) 小明探究“电流与电压的关系”. 实验器材为:3节干电池(每节电池的电压恒为1.5V)、开关S、定值电阻$R_{0}$、电流表、电压表、滑动变阻器$R_{x}$、导线.

【实验操作设问】
(1) 请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:电流表、电压表均使用大量程(测量时再选择合适的量程),电压表测量$R_{0}$的电压.
(2) 连接电路时,开关应处于____状态;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至____(选填“A”或“B”)端.
【能力提升设问】
(3) 故障分析 闭合开关S,发现电流表无示数、电压表有示数,则电路故障可能是____.
A. $R_{0}$处发生短路
B. $R_{0}$处发生断路
C. $R_{x}$处发生短路
D. $R_{x}$处发生断路
(4) 数据处理 排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,测得多组数据.进行实验④时,电压表、电流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表内.

(5) 归纳总结 分析实验数据,可得探究结论:____.
【拓展创新设问】
(6) ____(选填“能”或“不能”)用灯丝替代定值电阻完成该实验,因为灯丝电阻会随____的升高而增大.
(二) 小华探究“电流与电阻的关系”,实验器材为:电源(电压为6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(0~20Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干.

【实验操作设问】
(1) 用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大.
(2) 小华利用如图甲所示的电路进行实验,根据得出的实验数据作出如图乙所示的图像.
① 完成第1次实验后,断开开关,拆下5Ω的电阻,改接10Ω的电阻.继续的操作有以下四步:A. 闭合开关;B. 将滑动变阻器的滑片移到最右端;C. 记录电流表示数;D. 将滑动变阻器的滑片移到适当位置.从安全和规范角度考虑,正确的操作顺序是____(填字母序号).
② 小华完成第1次实验后改接10Ω的电阻,具体的操作为:首先,断开开关,将定值电阻由5Ω换成10Ω;接着,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P时,眼睛应观察____表,直至其示数为____.
【能力提升设问】
(3) 故障分析 连接完电路,闭合开关后,移动滑片,发现电流表、电压表均不偏转,原因可能是____.
(4) 数据分析 由图乙可知,有一组数据错误,究其原因是____.
(5) 归纳总结 分析实验数据及图像,可得探究结论:____.
(6) 判断质疑 若小华想控制电阻两端的电压为3V,用现有器材不能完成探究? 为什么?____.
【拓展创新设问】
(7) 实验完成后,小明和小华听老师说:欧姆那个时代,关于电压、电流、电阻还没有明确的概念,更没有精确测量它们的仪器,欧姆自己动手设计和制造仪器进行实验,发现了欧姆定律.他们深受震撼和启发,于是决定不用电压表,用剩余器材并增加3个开关重新探究“电流与电阻的关系”.
① 小明设计了如图丙所示的电路准备开始探究,小华分析该电路后认为:该方案不能完成探究任务,理由是____.
② 在使用器材与小明相同的条件下,将小明设计的实验方案加以改进即可实现预定的探究目的,请写出你的改进措施:____.(只需写出改进的要点,无须写出完整的改进方案)

（一）（1）如图甲所示 （2）断开 B （3）B （4）4.0 0.8 （5）在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比 （6）不能 温度
（二）（1）如图乙所示 （2）① BADC ② 电压表 4V （3）开关断路（或滑动变阻器断路或电流表断路） （4）电流表接小量程但按大量程读数 （5）导体两端的电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比 （6）见解析 （7）① 见解析 ② 在每一支路上分别串联一个电流表
答案详解精析
解析：（一）（2）为保证电路安全，连接电路时开关应处于断开状态；闭合开关前，滑片应置于阻值最大处，即 B 端。（3）电流表无示数说明电路中发生断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的部分电路断路，即 $ R_0 $ 断路，故 B 正确。（4）根据图乙可知，实验④中电压表、电流表的示数分别为 4.0V、0.8A。（5）分析实验数据，可知导体的电阻一定时，电流与电压的比值不变，则可得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。（6）实验中要控制电阻的阻值不变，而灯丝的电阻会随温度的升高而增大，所以不能用灯丝替代定值电阻完成该实验。（二）（2）探究“电流与电阻的关系”时，要控制电阻两端的电压不变。改接 10Ω 电阻后，正确的操作顺序是：将滑动变阻器的滑片移到最右端，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到适当位置，使电压表示数与第 1 次实验时相同，记录电流表示数，即顺序为 BADC。② 第 1 次实验中，电阻两端的电压为 $ 0.8A \times 5Ω = 4V $，则将定值电阻由 5Ω 换成 10Ω，接着闭合开关 S，调节滑动变阻器的滑片 P 时，眼睛应观察电压表，直至其示数为 4V。（3）闭合开关，移动滑片，发现电流表不偏转，说明电路可能存在断路故障，同时电压表也不偏转，说明电压表不能与电源形成通路，由此可判断可能存在的电路故障为开关断路或滑动变阻器断路或电流表断路。（4）由图乙可知，开始实验时电流表选用大量程，随着电阻的变化，从接入 10Ω 进行实验时，电流表已改用小量程，当接入 20Ω 的电阻时，电路中的电流应是 $ I = \frac{U}{R} = \frac{4V}{20Ω} = 0.2A $，但图中是 1.0A，读数是 0.2A 的 5 倍，指针偏转角度相同时，大量程的读数是小量程的 5 倍，所以其原因是读数时误读大量程。
（5）分析实验数据及图像，导体两端的电压一定时，其电流与电阻的乘积不变，则可得出结论：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比。（6）若控制电阻两端的电压为 3V，则滑动变阻器两端的电压为 $ U - U_V = 6V - 3V = 3V = U_V $，由串联分压可知，滑动变阻器的阻值等于定值电阻的阻值。实验中滑动变阻器的最大阻值为 20Ω，而需要探究的最大电阻为 25Ω，滑动变阻器的最大阻值偏小，不满足完成实验的要求。（7）① 闭合开关，三个电阻并联接入电路，电流表测干路电流，根据并联电路电压特点可知，三个电阻两端的电压相等，但无法测出通过每个电阻的电流，所以该方案不能完成探究任务。② 为测出通过每个电阻的电流，可在每一支路上分别串联一个电流表。