3.（科学推理）小明利用如图所示的电路进行探究实验，以下能完成探究并得出定量关系的是 （）

①保持$R_1$滑片位置不变，移动$R_2$滑片，探究电流与电压的关系
②保持$R_2$滑片位置不变，移动$R_1$滑片，探究电流与电阻的关系
③改变$R_1$滑片位置后，移动$R_2$滑片保持电压表示数不变，探究电流与电阻的关系

A.①
B.②
C.①②
D.①③

A
【点拨】①若保持$R_1$滑片位置不变,移动$R_2$滑片;当$R_2$接入电路的阻值改变时,由于$R_1$接入电路的阻值不变,$R_1$两端的电压会改变;同时,由于电路的总电阻改变,电路中的电流也会改变。在这种情况下,我们可以探究电流与电压的关系并得出定量关系,故①正确。②若保持$R_2$滑片位置不变,移动$R_1$滑片;当$R_1$接入电路的阻值改变、$R_2$接入电路的阻值保持不变时,$R_1$两端的电压会改变,即没有控制$R_1$两端的电压不变,所以这个操作无法探究电流与电阻的关系,故②错误。③若改变$R_1$滑片位置后,移动$R_2$滑片保持电压表示数不变;该操作虽然控制了变阻器$R_1$两端的电压不变,且变阻器$R_1$接入电路的阻值发生了变化,但变阻器$R_1$接入电路的具体阻值未知,所以不能探究电流与电阻的定量关系,故③错误。综上所述,只有①能完成探究并得出定量关系。

【分析】首先明确电路结构：$R_1$与$R_2$串联，电压表测$R_1$两端电压，电流表测电路总电流。探究电流与电压、电阻的关系需运用控制变量法：探究电流与电压关系时，控制电阻不变，改变电压；探究电流与电阻关系时，控制电阻两端电压不变，改变电阻。接下来逐一分析三个操作：
1. 对①：保持$R_1$滑片不动，$R_1$阻值不变，移动$R_2$滑片，$R_2$接入阻值变化，电路总电阻变化，电流变化，$R_1$两端电压$U_1=IR_1$也随之变化，满足“控制电阻不变，改变电压（电流）”的条件，可探究电流与电压的定量关系，故①正确。
2. 对②：保持$R_2$滑片不动，移动$R_1$滑片，$R_1$阻值变化，但未控制$R_1$两端电压不变，不符合探究电流与电阻关系的控制变量要求，无法得出定量关系，故②错误。
3. 对③：改变$R_1$滑片位置，移动$R_2$保持电压表示数不变，虽控制了$R_1$两端电压不变，但$R_1$接入的具体阻值未知，无法定量分析电流与电阻的关系，故③错误。综上，只有①符合要求。
【解析】根据电路结构（$R_1$、$R_2$串联，电压表测$R_1$电压，电流表测总电流），结合控制变量法分析：
①：$R_1$阻值不变，移动$R_2$可改变电路电流和$R_1$两端电压，满足探究电流与电压关系的条件，能得出定量关系，正确；
②：移动$R_1$时未控制$R_1$两端电压不变，不符合探究电流与电阻关系的要求，错误；
③：$R_1$接入阻值未知，无法定量分析电流与电阻的关系，错误。因此选A。
【答案】A
【知识点】欧姆定律、电流与电压电阻的关系、控制变量法
【点评】本题考查探究电流与电压、电阻关系的实验，核心是控制变量法的应用，需明确实验的控制条件，对学生的电路分析和实验探究能力有一定要求。
【难度系数】0.4

4.（教材作业改编）[成都模拟改编]如图甲所示的是探究“电流与电压的关系”的电路图。电源为两节新干电池串联。小聪闭合开关后，发现无论如何移动滑片，两个电表的示数始终很大，则应更换规格适当的（选填“电源”“R₁”或“R₂”）继续实验。小聪完成实验后记录数据的纸被同学无意撕断只剩部分表格，根据表格数据可判断图（选填“乙”或“丙”）是小聪所记录的数据关系。

$R_2$；乙
【点拨】闭合开关后,无论如何移动滑片,两个电表的示数始终很大,说明滑动变阻器$R_2$的最大阻值太小,则应更换规格适当的滑动变阻器$R_2$继续实验。当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,即电压与电流的比为一定值,由图乙和图丙数据可知,只有图乙满足要求,即图乙是小聪的数据记录。

【分析】
首先分析电路故障：闭合开关后移动滑片，两电表示数始终很大，说明电路总电阻过小，滑动变阻器无法调节到足够大的阻值，导致电流和定值电阻两端电压过大，需更换滑动变阻器。其次，探究“电流与电压的关系”时，要控制电阻不变，电流与电压成正比（电压与电流的比值为定值），据此判断表格数据。
【解析】
1. 故障分析：电源为两节新干电池，总电压为3V。闭合开关后移动滑片，电流表和电压表示数始终很大，说明滑动变阻器R₂的最大阻值太小，无法起到调节电路电阻的作用，导致电路总电阻过小，电流过大，定值电阻两端电压也过大，因此应更换规格适当的滑动变阻器R₂。
2. 数据判断：探究电流与电压的关系时，需保持电阻R₁不变，根据欧姆定律，电流与电压成正比，即U/I为定值。计算乙表数据：1V/0.2A=5Ω，1.5V/0.3A=5Ω，2V/0.4A=5Ω，比值恒定，符合要求；丙表数据中电压增大时电流减小，不符合电流与电压成正比的规律，因此乙是正确的数据记录。
【答案】
R₂；乙
【知识点】
电流与电压的关系、滑动变阻器的使用、欧姆定律
【点评】
本题结合电路故障分析和实验数据判断，考查探究电流与电压关系的实验要点，需明确实验控制变量要求和滑动变阻器的调节作用，属于基础实验题。
【难度系数】
0.5

5. ★★ [无锡期末改编]探究“电流与电阻的关系”时，实验器材有学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20 Ω 2 A”字样）、定值电阻6个（5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω、50 Ω）、开关一个、导线若干。
(1)图甲中，电表1应为表。

(2)闭合开关，移动滑片，发现电流表无示数，电压表示数如图乙所示，为 V，故障可能是。
(3)(图像分析)小组实验时将电源电压调至6 V，利用前五个定值电阻进行实验。

①将测得的数据在图丙中描点连线，发现有一组数据错误，究其原因是；
②其中阴影部分面积表示的物理量是，其值为；
③排除错误数据后可得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成比。
(4)实验完成后拆电路时，先拆（选填“电源”或“开关”）两端的导线。

(1) 电压
(2) 7；定值电阻R开路
(3) ①电流读错，电流表用小量程，读数时误按大量程读数 ②电压；4 V ③反
(4) 电源

【分析】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合实验原理、电路特点、故障判断、数据处理及操作规范解题：
1. 第一问判断电表类型：探究电流与电阻关系时，电流表串联测电流，电压表并联测电阻两端电压，根据电表连接方式判断；
2. 第二问电路故障分析：电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，结合电压表连接判断故障；
3. 第三问数据处理与结论：实验需控制定值电阻两端电压不变，错误数据源于电流表读数错误，阴影部分为I与R的乘积即电压，最后根据数据得出电流与电阻的关系；
4. 第四问拆电路操作：为防止短路，需先断开电源相关导线。
【解析】
(1) 探究电流与电阻的关系时，电流表应串联在电路中测量电流，电压表应并联在定值电阻两端测量其电压。图甲中电表1并联在定值电阻两端，因此为电压表。
(2) 电流表无示数说明电路发生断路；电压表示数如图乙（量程0~15V）为7V，此时电压表串联在电路中测电源电压，故障为定值电阻R开路（断路）。
(3) ①实验中前五个定值电阻为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，需控制定值电阻两端电压不变，错误数据的原因是：电流表使用小量程（0~0.6A），读数时误按大量程（0~3A）读数，导致电流值错误；
②阴影部分为电流I与电阻R的乘积，根据U=IR，其表示定值电阻两端的电压，计算得该电压为4V；
③排除错误数据后，定值电阻两端电压一定，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4) 拆电路时，为防止短路，应先拆电源两端的导线。
【答案】
(1) 电压
(2) 7；定值电阻R开路
(3) ①电流读错，电流表用小量程，读数时误按大量程读数；②电压；4 V；③反
(4) 电源
【知识点】
探究电流与电阻的关系、电路故障分析、电学实验操作
【点评】
本题是电学实验综合题，覆盖电表判断、电路故障、实验数据处理、实验结论及操作规范等考点，需掌握控制变量法的应用，属于常规实验题，考查学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.6

6. ★★（电路改进）[苏州模拟]小淇为探究电流与电压的关系，依次改进实验电路，如图甲、乙、丙所示。图甲改进为图乙，是为了保证实验过程中不变；图乙改进为图丙主要是为了实现，得到电流跟电压的定量关系。小淇利用两节新干电池、阻值为10 Ω的定值电阻、滑动变阻器$R_1$(10 Ω 1 A)、$R_2$(25 Ω 1 A)中的一个，按照图丙连接实物完成实验，实验数据如表所示，该表格的不足之处是。分析表中数据可知小淇选的是滑动变阻器（选填“$R_1$”或“$R_2$”）。

电阻；多次实验；物理量缺少单位；$R_2$
【点拨】由题意可知,电源为两节新的干电池,故电源电压$U=3\ \mathrm{V}$,定值电阻$R=10\ \Omega$,由表中第1次实验数据可知,电路中的电流为0.1 A,定值电阻两端的电压为1 V,根据串联电路电压的规律可得,滑动变阻器两端的电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_{\mathrm{定}}=3\ \mathrm{V}-1\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$。已知当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,又因为通过定值电阻$R$与滑动变阻器的电流大小相等均为0.1 A,假设选用滑动变阻器$R_1$,此时$R_{1\mathrm{max}}=R$,可推理得出滑动变阻器两端电压与定值电阻两端电压相等,为1 V,与前面分析的2 V不相等,不符合题意,则所选用的是滑动变阻器$R_2$。

【分析】
探究电流与电压的关系需运用控制变量法，必须保持定值电阻的阻值不变，图甲中的灯泡电阻随温度变化，图乙换用定值电阻，因此甲改进为乙是为保证电阻不变；图乙改进为丙增加了滑动变阻器，可通过移动滑片改变定值电阻两端的电压，实现多次实验，从而得到电流与电压的定量关系；实验数据表格中，电压、电流等物理量未标注单位，这是表格的不足之处；判断滑动变阻器时，先确定电源电压为两节新干电池的3V，结合表格第一次实验数据，算出定值电阻两端电压，再根据串联电路电压规律算出滑动变阻器两端电压，进而求出滑动变阻器接入的电阻，对比滑动变阻器规格即可得出所选的滑动变阻器。
【解析】
1. 探究电流与电压的关系时，根据控制变量法，要保持电阻不变，图甲的灯泡电阻随温度变化，图乙换用定值电阻，故甲改乙是为保证电阻不变；
2. 图乙改丙增加滑动变阻器，其作用是改变定值电阻两端的电压，实现多次实验，避免实验结论的偶然性，得到电流与电压的定量关系；
3. 实验数据表格中，电压、电流等物理量均未标注单位，这是表格的不足之处；
4. 电源为两节新干电池，电压$U=3\ \mathrm{V}$，定值电阻$R=10\ \Omega$，由表格第1次实验数据，电流$I=0.1\ \mathrm{A}$，定值电阻两端电压$U_{\mathrm{定}}=IR=0.1\ \mathrm{A}×10\ \Omega=1\ \mathrm{V}$，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_{\mathrm{定}}=3\ \mathrm{V}-1\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，滑动变阻器接入电阻$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$，对比滑动变阻器规格，$R_1$最大阻值$10\ \Omega$，$R_2$最大阻值$25\ \Omega$，因此所选滑动变阻器为$R_2$。
【答案】
电阻；多次实验；物理量缺少单位；$R_2$
【知识点】
探究电流与电压的关系；滑动变阻器的作用；串联电路的电压规律
【点评】
本题围绕探究电流与电压关系的实验展开，考查控制变量法的应用、滑动变阻器的作用、实验表格的规范以及滑动变阻器的选择，需结合串联电路规律分析，注重对实验过程和细节的理解。
【难度系数】
0.5