电阻是组成电路的重要元件,小雨利用电源(电压恒定不变)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等器材测电阻$R$的阻值。

【基础设施问】
(1)图甲是小雨连接的部分电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整(要求闭合开关,滑片$P$向左移动的过程中,电流表的示数变大)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片$P$应调到(填“A”或“B”)端。
(3) 实验操作 闭合开关,将滑片$P$移到某位置,记下电压表和电流表的示数,接下来的操作是(填字母)。
A.结束实验,整理器材
B.将滑片$P$移到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数
C.换用另一个定值电阻,将滑片$P$移到某位置,记下电压表和电流表的示数
(4) 数据处理 小雨将实验数据记录在下表中。

①第3次实验时,将滑片$P$移到$A$端,电流表的指针位置如图乙所示,此时电流表的示数为A,电阻$R$为$\Omega$。
②算出每次$R$的电阻值后,为得到电阻$R$的准确阻值,还应。
【能力设问】
(5) 实验分析 与其他实验小组的同学交换待测电阻,重复上述实验,并比较测量结果是否相同,如果测量结果不同,请你分析一下原因:。
(6)小雨想利用现有器材继续测量一个阻值约为$500\ \Omega$的电阻的阻值,正确连接电路,闭合开关,移动滑片$P$,发现实验无法进行,原因是。
(7) 图像分析 小林用相同的器材连接了类似的电路进行实验,并根据所记录的实验数据绘制了如图丙所示的$U-I$图像。小雨发现小林绘制的$U-I$图像与自己绘制的图像不同,你认为其原因是(实验过程中电源电压保持不变)。根据该$U-I$图像也可计算出待测电阻$R=$$\Omega$。
(8) 讨论交流 如图丁所示是另一小组的小明设计的测量未知电阻阻值的实验电路,和同学讨论,它有哪些不完备的地方?。应怎样改进?。

(9)某小组在测电阻$R_x$的阻值的实验中,发现电压表损坏,他们利用其他的原有器材也测出了未知电阻$R_x$的阻值,实验电路如图戊所示(滑动变阻器的最大阻值为$R_0$,电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关$S$,将滑动变阻器的滑片$P$移到$a$端,记录电流表示数$I_1$。
②闭合开关$S$,将滑动变阻器的滑片$P$移到,记录电流表示数$I_2$。
③写出待测电阻的表达式:$R_x=$(用已知量和所测得的物理量表示)。

(1) 如图所示。
(2)B
(3)B
(4)①0.6 5 ②求平均值
(5)可能在读数时没有看清电表示数造成实验误差(答案合理即可)
(6)电路中的电流太小,电流表无法准确读数
(7)小林在实验中将电压表并联在了滑动变阻器两端 5
(8)该电路只能测量一组数据 在电路中串联一个滑动变阻器(答案合理即可)
(9)②b端 ③$\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$
【解析】 (9)步骤②中,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,$R_x$被短路,只有滑动变阻器工作,电流表示数为$I_2$,所以电源电压$U=I_2R_0$;步骤①中,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流为$I_1$,而两步骤中,滑动变阻器两端电压均等于电源电压,且连入电路的阻值都为$R_0$,所以两步骤中通过$R_0$的电流均为$I_2$,根据并联电路的电流特点可得,步骤①中通过待测电阻$R_x$的电流$I_x=I_1-I_2$;并联电路中各支路两端电压相等,则待测电阻$R_x$两端的电压$U_x=U=I_2R_0$,所以待测电阻$R_x=\frac{U_x}{I_x}=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$。

【分析】
本题为伏安法测电阻的综合实验，解题思路围绕“欧姆定律测电阻”展开：①连接电路时，根据滑片移动对电流的要求确定滑动变阻器的接线（需“一上一下”，滑片左移电流变大则接入左下接线柱）；②闭合开关前滑动变阻器调至最大阻值处以保护电路；③多次测量的目的是减小实验误差；④电流表读数需先明确量程和分度值，电阻计算利用公式$R=\frac{U}{I}$；⑤误差分析可从读数、温度等角度考虑；⑥特殊方法测电阻需结合滑动变阻器最大阻值和并联电路规律推导。
【解析】
(1) 滑动变阻器需“一上一下”接线，要求滑片$P$向左移动时电流变大，说明接入电阻变小，因此将滑动变阻器的左下接线柱$A$接入电路，连接电流表负接线柱与滑动变阻器$A$接线柱，使接入电阻随滑片左移减小。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应调到最大阻值处，即$B$端，防止电流过大损坏元件。
(3) 测电阻时，为减小误差需多次测量不同电压下的电阻，因此选$B$选项，移动滑片到不同位置记录多组数据。
(4) ①电流表选用$0∼0.6A$量程，分度值$0.02A$，示数为$0.6A$；根据$R=\frac{U}{I}$，若电压为$3V$，则$R=\frac{3V}{0.6A}=5\Omega$；②多次测量后，为得到准确阻值，应计算电阻的平均值以减小误差。
(5) 测量结果不同，可能是实验读数时存在误差，或电阻受温度影响（合理即可）。
(6) 待测电阻约$500\Omega$，电源电压恒定，根据$I=\frac{U}{R}$，电路中电流过小，电流表无法准确测量，导致实验无法进行。
(7) 小林的$U-I$图像中，电流增大时电压减小，说明电压表并联在滑动变阻器两端；结合图像数据计算得待测电阻$R=5\Omega$。
(8) 该电路只能测量一组数据，误差较大，不完备；改进方法是串联滑动变阻器，多次测量求平均值减小误差。
(9) ②闭合开关$S$，将滑动变阻器滑片移到$b$端，此时$R_x$被短路，仅滑动变阻器最大阻值$R_0$接入，记录电流$I_2$；③步骤①中滑片在$a$端，$R_x$与$R_0$并联，总电流$I_1$，通过$R_0$的电流为$I_2$，故通过$R_x$的电流为$I_1-I_2$，电源电压$U=I_2R_0$，因此$R_x=\frac{U}{I_1-I_2}=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$。
【答案】
(1) 如图所示
(2) B
(3) B
(4) ①0.6；5 ②求平均值
(5) 读数时存在误差（合理即可）
(6) 电路中电流太小，电流表无法准确读数
(7) 电压表并联在滑动变阻器两端；5
(8) 只能测量一组数据，误差大；串联滑动变阻器，多次测量求平均值（合理即可）
(9) ②b端；③$\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、滑动变阻器的使用
【点评】
本题综合考查伏安法测电阻的核心内容，涵盖实验操作、数据处理、误差分析、特殊方法测电阻等，注重对实验原理的理解与应用，是电学实验的重点题型。
【难度系数】
0.5