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1. 甲、乙两小组同学利用电流与电压传感器“探究导体中电流与电压的关系”实验，他们分别使用某一导体改变
①传感器的测量精确程度不够高；
②传感器使用前没有调零；
③没有按照数据点的分布趋势绘制图线；
④实验过程中，导体的电阻变大了。
变式 小德在探究某电路中电流I与电压U的关系时，用小灯泡来替代定值电阻，绘制出小灯泡的I-U曲线，图中符合实际的是
电压
（填“电流”或“电压”）进行实验。如图所示，右上方的数据“0.15 A 1.37 V”是乙
组同学测量的；由图可知乙
组同学的U-I图线存在问题，原因可能是②③
（填序号）。①传感器的测量精确程度不够高；
②传感器使用前没有调零；
③没有按照数据点的分布趋势绘制图线；
④实验过程中，导体的电阻变大了。
变式 小德在探究某电路中电流I与电压U的关系时，用小灯泡来替代定值电阻，绘制出小灯泡的I-U曲线，图中符合实际的是
A
。小德的方法是否可行：不可行
，说明你的判断理由：研究电流I与电压U的关系时，要控制电阻大小不变，灯泡的电阻随温度的变化而变化
。答案
1. 电压；乙；乙；②③
【点拨】探究电流与电压关系时，改变某一导体两端的电压，电流才会随之发生变化，所以使用某一导体改变电压进行实验。由表中数据可知，“0.15 A 1.37 V”在乙组同学测量的范围内，所以是乙组同学测量的。乙组同学三次实验得到的电阻大小分别是$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{1.11\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=9.25\ \Omega$，$R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{1.47\ \mathrm{V}}{0.20\ \mathrm{A}}=7.35\ \Omega$，$R_3=\frac{U_3}{I_3}=\frac{2.12\ \mathrm{V}}{0.34\ \mathrm{A}}=6.24\ \Omega$。同一个导体的电阻大小应该相同，所以乙组同学的U-I图线存在问题。精确程度不够高不会导致图线偏离数据点太远；电阻变大会导致图线为曲线；传感器没有调零会导致每组数据存在偏差，使得图线整体偏向数据点一侧；没有按照数据点的分布趋势绘制图像也会出现乙组同学存在的问题。故选②③。
变式 A；不可行；研究电流I与电压U的关系时，要控制电阻大小不变，灯泡的电阻随温度的变化而变化
【点拨】随着电压的升高，灯丝的温度升高，电阻变大，所以符合实际的是A图。
【点拨】探究电流与电压关系时，改变某一导体两端的电压，电流才会随之发生变化，所以使用某一导体改变电压进行实验。由表中数据可知，“0.15 A 1.37 V”在乙组同学测量的范围内，所以是乙组同学测量的。乙组同学三次实验得到的电阻大小分别是$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{1.11\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=9.25\ \Omega$，$R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{1.47\ \mathrm{V}}{0.20\ \mathrm{A}}=7.35\ \Omega$，$R_3=\frac{U_3}{I_3}=\frac{2.12\ \mathrm{V}}{0.34\ \mathrm{A}}=6.24\ \Omega$。同一个导体的电阻大小应该相同，所以乙组同学的U-I图线存在问题。精确程度不够高不会导致图线偏离数据点太远；电阻变大会导致图线为曲线；传感器没有调零会导致每组数据存在偏差，使得图线整体偏向数据点一侧；没有按照数据点的分布趋势绘制图像也会出现乙组同学存在的问题。故选②③。
变式 A；不可行；研究电流I与电压U的关系时，要控制电阻大小不变，灯泡的电阻随温度的变化而变化
【点拨】随着电压的升高，灯丝的温度升高，电阻变大，所以符合实际的是A图。
解析
【分析】
首先，探究导体中电流与电压的关系时，根据控制变量法，需保持导体电阻不变，改变导体两端的电压，记录对应的电流，因此第一空填“电压”。接着，通过计算同一导体的电阻判断数据所属组别：同一导体电阻应近似不变，结合数据计算可知“0.15 A 1.37 V”属于乙组；乙组的U-I图线偏离数据点，结合选项分析原因：传感器未调零会导致数据整体偏差，未按数据点趋势绘图也会使图线异常，故选②③。变式中，探究I与U的关系需控制电阻不变，灯泡电阻随温度变化，因此用灯泡不可行，符合实际的I-U图线是A。
【解析】
1. 实验部分：
探究电流与电压的关系，控制导体电阻不变，改变导体两端电压，故填“电压”。
计算同一导体的电阻：甲组数据对应的电阻近似为定值，乙组数据的电阻随电压变化明显，“0.15 A 1.37 V”属于乙组测量范围，故为乙组数据；乙组U-I图线存在问题，原因分析：①传感器精度不够不会导致图线偏离数据点；②传感器未调零会使每组数据存在偏差，导致图线异常；③未按数据点趋势绘图会使图线不符合数据分布；④电阻变大时U-I图线为曲线，与乙组情况不符，故选②③。
2. 变式部分：
探究电流I与电压U的关系需控制电阻不变，灯泡电阻随温度升高而增大，因此用小灯泡替代定值电阻不可行；符合实际的I-U图线是A（电阻随电压增大而变大，电流增长变慢）。
【答案】
电压；乙；乙；②③；A；不可行；研究电流I与电压U的关系时，要控制电阻大小不变，灯泡的电阻随温度的变化而变化
【知识点】
探究电流与电压的关系、控制变量法、欧姆定律
【点评】
本题围绕“探究电流与电压的关系”实验展开，核心考查控制变量法的应用、实验数据与图线的分析，变式部分结合实际电路中灯泡电阻的特性，强化了实验控制条件的理解，是一道中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
首先，探究导体中电流与电压的关系时，根据控制变量法，需保持导体电阻不变，改变导体两端的电压，记录对应的电流，因此第一空填“电压”。接着，通过计算同一导体的电阻判断数据所属组别：同一导体电阻应近似不变，结合数据计算可知“0.15 A 1.37 V”属于乙组；乙组的U-I图线偏离数据点，结合选项分析原因：传感器未调零会导致数据整体偏差，未按数据点趋势绘图也会使图线异常，故选②③。变式中，探究I与U的关系需控制电阻不变，灯泡电阻随温度变化，因此用灯泡不可行，符合实际的I-U图线是A。
【解析】
1. 实验部分：
探究电流与电压的关系，控制导体电阻不变，改变导体两端电压，故填“电压”。
计算同一导体的电阻：甲组数据对应的电阻近似为定值，乙组数据的电阻随电压变化明显，“0.15 A 1.37 V”属于乙组测量范围，故为乙组数据；乙组U-I图线存在问题，原因分析：①传感器精度不够不会导致图线偏离数据点；②传感器未调零会使每组数据存在偏差，导致图线异常；③未按数据点趋势绘图会使图线不符合数据分布；④电阻变大时U-I图线为曲线，与乙组情况不符，故选②③。
2. 变式部分：
探究电流I与电压U的关系需控制电阻不变，灯泡电阻随温度升高而增大，因此用小灯泡替代定值电阻不可行；符合实际的I-U图线是A（电阻随电压增大而变大，电流增长变慢）。
【答案】
电压；乙；乙；②③；A；不可行；研究电流I与电压U的关系时，要控制电阻大小不变，灯泡的电阻随温度的变化而变化
【知识点】
探究电流与电压的关系、控制变量法、欧姆定律
【点评】
本题围绕“探究电流与电压的关系”实验展开，核心考查控制变量法的应用、实验数据与图线的分析，变式部分结合实际电路中灯泡电阻的特性，强化了实验控制条件的理解，是一道中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
2. 用如图所示的电路研究电流与电阻的关系时，电源电压恒为6 V，滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。将电阻R由5 Ω更换为10 Ω，闭合开关，接下来的正确操作是（
A.直接读出电压表和电流表的示数
B.保持R'的滑片P位置不变，调高电源电压
C.将R'的滑片P向左移动，使电流表的示数保持不变
D.将R'的滑片P向右移动，使电压表的示数保持不变
D
）A.直接读出电压表和电流表的示数
B.保持R'的滑片P位置不变，调高电源电压
C.将R'的滑片P向左移动，使电流表的示数保持不变
D.将R'的滑片P向右移动，使电压表的示数保持不变
答案
2. D
解析
【分析】
本题是探究电流与电阻关系的实验，核心是应用控制变量法，需保持定值电阻两端电压不变。当定值电阻R由5Ω更换为10Ω后，根据串联电路分压规律，定值电阻阻值变大，其两端电压会升高，不符合实验要求，需调节滑动变阻器使定值电阻两端电压回到原设定值，再分析选项判断正确操作。
【解析】
探究电流与电阻的关系时，要控制定值电阻R两端的电压不变。当R从5Ω换为10Ω时，串联电路中电阻越大分压越大，R两端电压会升高。为使R两端电压保持不变，需增大滑动变阻器R'接入电路的电阻：滑片向右移动时，R'接入电阻变大，其分压增大，从而让R两端电压降回原数值。因此正确操作是将R'的滑片P向右移动，使电压表的示数保持不变。
【答案】
D
【知识点】
探究电流与电阻的关系、串联分压规律、滑动变阻器使用
【点评】
本题考查电学实验的基础操作，核心是控制变量法的应用，需明确探究电流与电阻关系时的控制条件，根据串联分压规律调节滑动变阻器，属于常规实验题。
【难度系数】
0.6
本题是探究电流与电阻关系的实验，核心是应用控制变量法，需保持定值电阻两端电压不变。当定值电阻R由5Ω更换为10Ω后，根据串联电路分压规律，定值电阻阻值变大，其两端电压会升高，不符合实验要求，需调节滑动变阻器使定值电阻两端电压回到原设定值，再分析选项判断正确操作。
【解析】
探究电流与电阻的关系时，要控制定值电阻R两端的电压不变。当R从5Ω换为10Ω时，串联电路中电阻越大分压越大，R两端电压会升高。为使R两端电压保持不变，需增大滑动变阻器R'接入电路的电阻：滑片向右移动时，R'接入电阻变大，其分压增大，从而让R两端电压降回原数值。因此正确操作是将R'的滑片P向右移动，使电压表的示数保持不变。
【答案】
D
【知识点】
探究电流与电阻的关系、串联分压规律、滑动变阻器使用
【点评】
本题考查电学实验的基础操作，核心是控制变量法的应用，需明确探究电流与电阻关系时的控制条件，根据串联分压规律调节滑动变阻器，属于常规实验题。
【难度系数】
0.6
变式1 小荣记录的实验数据如下表所示。若将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω后就直接读出电流表的示数，这个示数为 （
A.0.60 A
B.0.40 A
C.0.30 A
D.0.17 A
B
）A.0.60 A
B.0.40 A
C.0.30 A
D.0.17 A
答案
变式1 B
【点拨】当接入5 Ω的定值电阻时，电路中的电流为0.6 A，根据欧姆定律可知，定值电阻两端的电压$U_R=IR=0.6\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=3\ \mathrm{V}$，此时滑动变阻器接入电路中的阻值$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$，将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω时，根据欧姆定律可知电路中的电流$I'=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+5\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$，故选B。
【点拨】当接入5 Ω的定值电阻时，电路中的电流为0.6 A，根据欧姆定律可知，定值电阻两端的电压$U_R=IR=0.6\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=3\ \mathrm{V}$，此时滑动变阻器接入电路中的阻值$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$，将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω时，根据欧姆定律可知电路中的电流$I'=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+5\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$，故选B。
解析
【分析】
要解决该问题，需利用欧姆定律分析串联电路：首先根据5Ω定值电阻的电流算出定值电阻两端电压，结合实验中定值电阻两端电压不变的特点，求出电源电压和滑动变阻器的阻值；更换为10Ω电阻后未调节滑动变阻器，滑动变阻器阻值不变，此时总电阻为定值电阻与滑动变阻器阻值之和，用电源电压除以总电阻即可得到电流，从而选出正确选项。
【解析】
1. 当定值电阻$ R_1 = 5\ \Omega $时，电路电流$ I_1 = 0.6\ \mathrm{A} $，根据欧姆定律$ U = IR $，定值电阻两端电压：
$ U_R = I_1R_1 = 0.6\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 3\ \mathrm{V} $。
2. 探究电流与电阻关系时需控制定值电阻两端电压不变，因此电源电压$ U_{\mathrm{总}} $可结合滑动变阻器的阻值计算：当接入$ 5\ \Omega $电阻时，滑动变阻器两端电压$ U_{\mathrm{滑}} = U_{\mathrm{总}} - U_R $，滑动变阻器阻值$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_1} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} $；当接入$ 15\ \Omega $电阻时，电流$ I_3 = 0.2\ \mathrm{A} $，此时定值电阻两端电压仍为$ 3\ \mathrm{V} $，滑动变阻器两端电压$ U_{\mathrm{滑}}' = U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V} $，故$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} $。联立得$ \frac{U_{\mathrm{总}} - 3}{0.6} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3}{0.2} $，解得$ U_{\mathrm{总}} = 6\ \mathrm{V} $，进而算出滑动变阻器阻值$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{6\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
3. 将定值电阻更换为$ 10\ \Omega $后，未调节滑动变阻器，$ R_{\mathrm{滑}} $仍为$ 5\ \Omega $，此时电路总电阻$ R_{\mathrm{总}} = 10\ \Omega + 5\ \Omega = 15\ \Omega $，电路电流：
$ I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_{\mathrm{总}}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega} = 0.4\ \mathrm{A} $，故选B。
【答案】B
【知识点】欧姆定律、串联电路电阻规律
【点评】本题考查欧姆定律在串联电路中的应用，核心是明确更换定值电阻后未调节滑动变阻器时，滑动变阻器阻值保持不变，需先确定电源电压和滑动变阻器阻值，再计算电流，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
要解决该问题，需利用欧姆定律分析串联电路：首先根据5Ω定值电阻的电流算出定值电阻两端电压，结合实验中定值电阻两端电压不变的特点，求出电源电压和滑动变阻器的阻值；更换为10Ω电阻后未调节滑动变阻器，滑动变阻器阻值不变，此时总电阻为定值电阻与滑动变阻器阻值之和，用电源电压除以总电阻即可得到电流，从而选出正确选项。
【解析】
1. 当定值电阻$ R_1 = 5\ \Omega $时，电路电流$ I_1 = 0.6\ \mathrm{A} $，根据欧姆定律$ U = IR $，定值电阻两端电压：
$ U_R = I_1R_1 = 0.6\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 3\ \mathrm{V} $。
2. 探究电流与电阻关系时需控制定值电阻两端电压不变，因此电源电压$ U_{\mathrm{总}} $可结合滑动变阻器的阻值计算：当接入$ 5\ \Omega $电阻时，滑动变阻器两端电压$ U_{\mathrm{滑}} = U_{\mathrm{总}} - U_R $，滑动变阻器阻值$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_1} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} $；当接入$ 15\ \Omega $电阻时，电流$ I_3 = 0.2\ \mathrm{A} $，此时定值电阻两端电压仍为$ 3\ \mathrm{V} $，滑动变阻器两端电压$ U_{\mathrm{滑}}' = U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V} $，故$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} $。联立得$ \frac{U_{\mathrm{总}} - 3}{0.6} = \frac{U_{\mathrm{总}} - 3}{0.2} $，解得$ U_{\mathrm{总}} = 6\ \mathrm{V} $，进而算出滑动变阻器阻值$ R_{\mathrm{滑}} = \frac{6\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
3. 将定值电阻更换为$ 10\ \Omega $后，未调节滑动变阻器，$ R_{\mathrm{滑}} $仍为$ 5\ \Omega $，此时电路总电阻$ R_{\mathrm{总}} = 10\ \Omega + 5\ \Omega = 15\ \Omega $，电路电流：
$ I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_{\mathrm{总}}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega} = 0.4\ \mathrm{A} $，故选B。
【答案】B
【知识点】欧姆定律、串联电路电阻规律
【点评】本题考查欧姆定律在串联电路中的应用，核心是明确更换定值电阻后未调节滑动变阻器时，滑动变阻器阻值保持不变，需先确定电源电压和滑动变阻器阻值，再计算电流，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
变式2 小荣将电阻由20 Ω更换为30 Ω后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都不能使30 Ω电阻两端的电压和第一次相同，出现此现象的原因是 （
A.滑动变阻器的最大阻值太大
B.电源电压太低
C.小荣所控制的定值电阻两端的电压偏低
D.小荣所控制的定值电阻两端的电压偏高
C
）A.滑动变阻器的最大阻值太大
B.电源电压太低
C.小荣所控制的定值电阻两端的电压偏低
D.小荣所控制的定值电阻两端的电压偏高
答案
变式2 C
【点拨】将20 Ω电阻换成30 Ω电阻，电压表的示数会变大，为保持电压表的示数不变，则应增大滑动变阻器接入电路的阻值，继续调节滑片的位置，若滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处时，电压表的示数都无法和第一次一样，说明滑动变阻器的最大阻值太小了或30 Ω的定值电阻阻值偏大，即所控制的定值电阻两端的电压偏低，故降低电源电压也可使实验顺利进行，故C正确。故选C。
【点拨】将20 Ω电阻换成30 Ω电阻，电压表的示数会变大，为保持电压表的示数不变，则应增大滑动变阻器接入电路的阻值，继续调节滑片的位置，若滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处时，电压表的示数都无法和第一次一样，说明滑动变阻器的最大阻值太小了或30 Ω的定值电阻阻值偏大，即所控制的定值电阻两端的电压偏低，故降低电源电压也可使实验顺利进行，故C正确。故选C。
解析
【分析】
首先明确探究电流与电阻关系的实验要求：需控制定值电阻两端的电压不变。根据串联分压原理，当定值电阻阻值变大时，其两端分得的电压会增大；要保持定值电阻两端电压不变，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，以分担更多电压。若移动滑片至滑动变阻器最大阻值处时，仍无法使定值电阻两端电压回到初始值，说明滑动变阻器的最大阻值不足以满足分压需求，本质是当初控制的定值电阻两端电压偏低（若控制的电压偏高，所需滑动变阻器的分压更小，更容易调节到位），据此分析选项即可得出答案。
【解析】
根据串联电路分压规律：定值电阻R与滑动变阻器R滑串联时，定值电阻两端电压U定 = (R/(R+R滑))U源。当R从20Ω更换为30Ω（阻值增大），若要U定不变，需增大R滑，使(R/(R+R滑))的比值保持不变。若滑动变阻器最大阻值过小，或初始控制的U定偏低，都会导致换用更大的定值电阻后，无法通过调节滑动变阻器使U定回到初始值。对选项逐一分析：A选项滑动变阻器最大阻值太大，若阻值太大则能调节到位，错误；B选项电源电压太低，不是该现象的根本原因，错误；C选项所控制的定值电阻两端电压偏低，符合分析，正确；D选项所控制的定值电阻两端电压偏高，此时所需滑动变阻器的分压更小，更容易调节到位，错误。故选C。
【答案】
C
【知识点】
探究电流与电阻的关系、串联分压原理
【点评】
本题结合探究电流与电阻关系的实验，考查串联分压规律的应用，核心是理解换大电阻后调节滑动变阻器的目的，以及无法调节到位的原因，是电学实验的典型易错题型，需熟练掌握实验原理和操作要求。
【难度系数】
0.5
首先明确探究电流与电阻关系的实验要求：需控制定值电阻两端的电压不变。根据串联分压原理，当定值电阻阻值变大时，其两端分得的电压会增大；要保持定值电阻两端电压不变，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，以分担更多电压。若移动滑片至滑动变阻器最大阻值处时，仍无法使定值电阻两端电压回到初始值，说明滑动变阻器的最大阻值不足以满足分压需求，本质是当初控制的定值电阻两端电压偏低（若控制的电压偏高，所需滑动变阻器的分压更小，更容易调节到位），据此分析选项即可得出答案。
【解析】
根据串联电路分压规律：定值电阻R与滑动变阻器R滑串联时，定值电阻两端电压U定 = (R/(R+R滑))U源。当R从20Ω更换为30Ω（阻值增大），若要U定不变，需增大R滑，使(R/(R+R滑))的比值保持不变。若滑动变阻器最大阻值过小，或初始控制的U定偏低，都会导致换用更大的定值电阻后，无法通过调节滑动变阻器使U定回到初始值。对选项逐一分析：A选项滑动变阻器最大阻值太大，若阻值太大则能调节到位，错误；B选项电源电压太低，不是该现象的根本原因，错误；C选项所控制的定值电阻两端电压偏低，符合分析，正确；D选项所控制的定值电阻两端电压偏高，此时所需滑动变阻器的分压更小，更容易调节到位，错误。故选C。
【答案】
C
【知识点】
探究电流与电阻的关系、串联分压原理
【点评】
本题结合探究电流与电阻关系的实验，考查串联分压规律的应用，核心是理解换大电阻后调节滑动变阻器的目的，以及无法调节到位的原因，是电学实验的典型易错题型，需熟练掌握实验原理和操作要求。
【难度系数】
0.5
变式3 为了使换为30 Ω的定值电阻也能完成
实验,同组的小德同学找老师重新要了一个滑动变阻器,小德同学所选滑动变阻器的最大阻值应不小于
变式4 小荣认为利用现有的器材,改变电压表的预设电压,也能完成此实验,则该预设值应不低于
变式5 同组的小典认为不改变电压表预设值也可解决上述问题,小典利用现有器材解决了上述问题,并完成了实验,他采取的操作可能是
变式6 ★★★（科学思维 科学推理）另外一组同学同样做此研究,利用一个未知电压的电源,实验时收集的数据如下表。分析表中数据,发现第
实验,同组的小德同学找老师重新要了一个滑动变阻器,小德同学所选滑动变阻器的最大阻值应不小于
30
Ω。变式4 小荣认为利用现有的器材,改变电压表的预设电压,也能完成此实验,则该预设值应不低于
3.6
V。变式5 同组的小典认为不改变电压表预设值也可解决上述问题,小典利用现有器材解决了上述问题,并完成了实验,他采取的操作可能是
把10 Ω、15 Ω或20 Ω的电阻串联接入电路(合理即可)
（写一种方法即可）。变式6 ★★★（科学思维 科学推理）另外一组同学同样做此研究,利用一个未知电压的电源,实验时收集的数据如下表。分析表中数据,发现第
3
次实验的数据存在错误,反思产生原因,回忆是某次将定值电阻的阻值由25
Ω变换为错误数据点对应阻值时(实验过程并未按表中序号顺序进行,而是随机选取电阻测出数据填入表格),未调节滑片P就读取电流而造成的。根据出现的数据,求出电源的电压是4
V。答案
变式3 30
变式4 3.6
变式5 把10 Ω、15 Ω或20 Ω的电阻串联接入电路(合理即可)
变式6 3；25；4
【点拨】因电源电压U一定，电压表示数(2 V)一定，由串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压也是一定的，故滑动变阻器两端的电压与定值电阻两端的电压之比为一定值，由分压原理可知，定值电阻越大，滑动变阻器连入电路的电阻越大；第3次实验，正确操作时，电流应为$I_3=\frac{U_V}{R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.13\ \mathrm{A}＞0.10\ \mathrm{A}$。第3次实验时滑动变阻器连入的电阻应比正常情况下大，故只有可能是第4、5次(定值电阻分别为20 Ω和25 Ω)实验时未调节滑片P就读取电流而造成的。若是第4次未调节滑片P就读取电流而造成的，根据欧姆定律，第3次的电流与第4次的电流不应该相同，而表格中数据都是0.10 A，故第4次实验不符合题意，应是第5次实验未调节滑片P就读取电流表示数而造成的。
根据欧姆定律和串联电路电压的规律，由电源电压不变有
$I_3R_{\mathrm{滑}}+U_3=I_5R_{\mathrm{滑}}+U_5$，
即$0.10\ \mathrm{A} × R_{\mathrm{滑}}+1.5\ \mathrm{V}=0.08\ \mathrm{A} × R_{\mathrm{滑}}+2\ \mathrm{V}$，
解得：$R_{\mathrm{滑}}=25\ \Omega$，则电源电压$U=0.10\ \mathrm{A} × 25\ \Omega+1.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
变式4 3.6
变式5 把10 Ω、15 Ω或20 Ω的电阻串联接入电路(合理即可)
变式6 3；25；4
【点拨】因电源电压U一定，电压表示数(2 V)一定，由串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压也是一定的，故滑动变阻器两端的电压与定值电阻两端的电压之比为一定值，由分压原理可知，定值电阻越大，滑动变阻器连入电路的电阻越大；第3次实验，正确操作时，电流应为$I_3=\frac{U_V}{R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.13\ \mathrm{A}＞0.10\ \mathrm{A}$。第3次实验时滑动变阻器连入的电阻应比正常情况下大，故只有可能是第4、5次(定值电阻分别为20 Ω和25 Ω)实验时未调节滑片P就读取电流而造成的。若是第4次未调节滑片P就读取电流而造成的，根据欧姆定律，第3次的电流与第4次的电流不应该相同，而表格中数据都是0.10 A，故第4次实验不符合题意，应是第5次实验未调节滑片P就读取电流表示数而造成的。
根据欧姆定律和串联电路电压的规律，由电源电压不变有
$I_3R_{\mathrm{滑}}+U_3=I_5R_{\mathrm{滑}}+U_5$，
即$0.10\ \mathrm{A} × R_{\mathrm{滑}}+1.5\ \mathrm{V}=0.08\ \mathrm{A} × R_{\mathrm{滑}}+2\ \mathrm{V}$，
解得：$R_{\mathrm{滑}}=25\ \Omega$，则电源电压$U=0.10\ \mathrm{A} × 25\ \Omega+1.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
解析
【分析】
本题围绕探究电流与电阻关系的实验展开，需结合串联电路电压规律、欧姆定律，围绕实验控制变量的要求分析各问题：
1. 变式3：接入30Ω定值电阻时，需保证其两端电压不变，根据串联分压和欧姆定律，计算滑动变阻器所需的最小阻值；
2. 变式4：改变电压表预设电压时，需保证滑动变阻器能调节到对应阻值，结合电源电压、滑动变阻器最大阻值，推导预设电压的最小值；
3. 变式5：不改变预设电压时，可通过串联电阻增大总电阻，使滑动变阻器分担更多电压，保证定值电阻两端电压不变；
4. 变式6：根据串联电路电压规律和欧姆定律，分析数据错误的原因，列方程求解电源电压。
【解析】
变式3：原实验中定值电阻两端控制电压$U_V=IR=0.40\mathrm{A}×5\Omega=2\mathrm{V}$，电源电压$U=4\mathrm{V}$（由变式6计算得）。接入30Ω定值电阻时，电路电流$I=\frac{U_V}{R}=\frac{2\mathrm{V}}{30\Omega}=\frac{1}{15}\mathrm{A}$，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_V=4\mathrm{V}-2\mathrm{V}=2\mathrm{V}$，则滑动变阻器最大阻值至少为$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{2\mathrm{V}}{\frac{1}{15}\mathrm{A}}=30\Omega$。
变式4：电源电压$U=4\mathrm{V}$，滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑大}}=25\Omega$，设预设电压为$U_V'$，则滑动变阻器电压$U_{\mathrm{滑}}'=4\mathrm{V}-U_V'$。根据分压规律$\frac{U_{\mathrm{滑}}'}{U_V'}=\frac{R_{\mathrm{滑大}}}{R_{\mathrm{最大}}}$，结合接入30Ω电阻的要求，$\frac{4-U_V'}{U_V'}=\frac{25}{30}$，解得$U_V'=3.6\mathrm{V}$，即预设值不低于3.6V。
变式5：不改变预设电压（2V），可将10Ω、15Ω或20Ω的电阻与定值电阻串联，增大总电阻，使滑动变阻器分担更多电压，保证定值电阻两端电压为2V。
变式6：根据串联电路电压规律，电源电压$U=I_3R_{\mathrm{滑}}+U_3=I_5R_{\mathrm{滑}}+U_5$，代入数据$0.10\mathrm{A}×R_{\mathrm{滑}}+1.5\mathrm{V}=0.08\mathrm{A}×R_{\mathrm{滑}}+2\mathrm{V}$，解得$R_{\mathrm{滑}}=25\Omega$，电源电压$U=0.10\mathrm{A}×25\Omega+1.5\mathrm{V}=4\mathrm{V}$；第3次实验数据错误，是定值电阻从25Ω变换时未调节滑片导致的。
【答案】
变式3：30；变式4：3.6；变式5：把10Ω、15Ω或20Ω的电阻串联接入电路（合理即可）；变式6：3；25；4
【知识点】
欧姆定律、串联电路电压规律、电流与电阻的关系
【点评】
本题综合考查探究电流与电阻关系实验的核心要点，要求学生结合控制变量法、串联电路规律和欧姆定律分析滑动变阻器选择、预设电压确定及数据错误原因，培养科学推理能力，是电学实验的典型综合题。
【难度系数】
0.3
本题围绕探究电流与电阻关系的实验展开，需结合串联电路电压规律、欧姆定律，围绕实验控制变量的要求分析各问题：
1. 变式3：接入30Ω定值电阻时，需保证其两端电压不变，根据串联分压和欧姆定律，计算滑动变阻器所需的最小阻值；
2. 变式4：改变电压表预设电压时，需保证滑动变阻器能调节到对应阻值，结合电源电压、滑动变阻器最大阻值，推导预设电压的最小值；
3. 变式5：不改变预设电压时，可通过串联电阻增大总电阻，使滑动变阻器分担更多电压，保证定值电阻两端电压不变；
4. 变式6：根据串联电路电压规律和欧姆定律，分析数据错误的原因，列方程求解电源电压。
【解析】
变式3：原实验中定值电阻两端控制电压$U_V=IR=0.40\mathrm{A}×5\Omega=2\mathrm{V}$，电源电压$U=4\mathrm{V}$（由变式6计算得）。接入30Ω定值电阻时，电路电流$I=\frac{U_V}{R}=\frac{2\mathrm{V}}{30\Omega}=\frac{1}{15}\mathrm{A}$，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_V=4\mathrm{V}-2\mathrm{V}=2\mathrm{V}$，则滑动变阻器最大阻值至少为$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{2\mathrm{V}}{\frac{1}{15}\mathrm{A}}=30\Omega$。
变式4：电源电压$U=4\mathrm{V}$，滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑大}}=25\Omega$，设预设电压为$U_V'$，则滑动变阻器电压$U_{\mathrm{滑}}'=4\mathrm{V}-U_V'$。根据分压规律$\frac{U_{\mathrm{滑}}'}{U_V'}=\frac{R_{\mathrm{滑大}}}{R_{\mathrm{最大}}}$，结合接入30Ω电阻的要求，$\frac{4-U_V'}{U_V'}=\frac{25}{30}$，解得$U_V'=3.6\mathrm{V}$，即预设值不低于3.6V。
变式5：不改变预设电压（2V），可将10Ω、15Ω或20Ω的电阻与定值电阻串联，增大总电阻，使滑动变阻器分担更多电压，保证定值电阻两端电压为2V。
变式6：根据串联电路电压规律，电源电压$U=I_3R_{\mathrm{滑}}+U_3=I_5R_{\mathrm{滑}}+U_5$，代入数据$0.10\mathrm{A}×R_{\mathrm{滑}}+1.5\mathrm{V}=0.08\mathrm{A}×R_{\mathrm{滑}}+2\mathrm{V}$，解得$R_{\mathrm{滑}}=25\Omega$，电源电压$U=0.10\mathrm{A}×25\Omega+1.5\mathrm{V}=4\mathrm{V}$；第3次实验数据错误，是定值电阻从25Ω变换时未调节滑片导致的。
【答案】
变式3：30；变式4：3.6；变式5：把10Ω、15Ω或20Ω的电阻串联接入电路（合理即可）；变式6：3；25；4
【知识点】
欧姆定律、串联电路电压规律、电流与电阻的关系
【点评】
本题综合考查探究电流与电阻关系实验的核心要点，要求学生结合控制变量法、串联电路规律和欧姆定律分析滑动变阻器选择、预设电压确定及数据错误原因，培养科学推理能力，是电学实验的典型综合题。
【难度系数】
0.3
