小薇和小亮两位同学在“探究电流与电压的关系”实验中，使用两节新干电池作为电源，滑动变阻器$R'$的规格是“$20\ \Omega\ \ 0.5\ \mathrm{A}$”。

【基础设问】
(1)如图甲所示是小薇画的电路图，图乙是根据电路图连接的实物图，请你根据图乙在图甲的虚线框内把电路图补充完整。
(2)开关S闭合前，小薇发现电流表的指针在零刻度线左侧，原因是（填字母）。
A. 电流表没有调零
B. 电流表正、负接线柱接反了
(3)▶实验操作 小薇确认电路无误后，应将滑动变阻器滑片移到最（填“左”或“右”）端，再闭合开关S。此实验中滑动变阻器的作用是保护电路和。
(4)闭合开关S后，移动滑片P时发现电压表无示数，电流表有示数且不断变化，则电路故障可能是定值电阻R发生了（填“断路”或“短路”）。
(5)排除故障后，小薇闭合开关S进行实验，当电流表示数为$0.5\ \mathrm{A}$时，电压表示数如图丙所示，为V。

(6)▶数据处理 小薇记录的数据如表所示，由实验数据可计算出本实验中使用的定值电阻的阻值为$\Omega$；老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑，你认为是第（填写实验序号）组，理由是。

|实验序号|1|2|3|4|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|电压/V|0.5|2|1.8| |
|电流/A|0.1|0.24|0.35|0.5|
(7)排除有拼凑嫌疑的数据后，请根据小薇的实验数据，在图丁中描出各组数据对应的点并连线，作出定值电阻R的$I-U$图像。
(8)▶实验结论 分析数据可以得到结论：在不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成比。
【能力设问】
(9)▶操作目的 下列实验与本实验进行多次测量的目的不相同的是（填字母）。
A. 探究电流与电阻的关系
B. 测量小灯泡的电阻
C. 测量定值电阻的阻值
(10)本实验不能用小灯泡代替定值电阻来完成，原因是本实验需要控制不变，而小灯泡灯丝电阻随的变化而改变。
(11)▶横向拓展 利用图甲的电路图还可以完成的实验有（写出一个即可）。
【拓展设问】
(12)在实验过程中，滑动变阻器$R'$接入电路的最小值为$\Omega$。
(13)▶图像分析 小亮做完实验，利用和小薇一样的方法作出了$I-U$图像，发现两条图线的倾斜程度不一样，原因是。

(1) 如图1所示。
(2)A
(3)左 改变定值电阻R两端电压
(4)短路
(5)2.5
(6)5 1 电路中的最小电流为0.12 A
(7)如图2所示。
(8)导体的电阻 正
(9)C
(10)电阻 温度
(11)探究电流与电阻的关系
(12)1
(13)小薇和小亮选用的定值电阻的阻值不同
【解析】 (6)由实验数据可计算出本实验中使用的定值电阻的阻值$R=\frac{U_2}{I_2}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.24\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$;滑动变阻器的最大阻值为$20\ \Omega$,当其接入电路中的阻值最大时,电路中的电流最小约为$I=\frac{U}{R+R_{\mathrm{滑}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{5\ \Omega+20\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A}$。
(12)定值电阻与滑动变阻器串联,当滑动变阻器接入电路的阻值最小时,总电阻最小,由欧姆定律可知,此时电路中的电流最大,根据滑动变阻器规格可知,通过滑动变阻器的电流不超过0.5 A,即$I_{\max}=0.5\ \mathrm{A}$,$R_{\min}=\frac{U}{I_{\max}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$,此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小为$R_{\mathrm{滑}}=R_{\min}-R=6\ \Omega-5\ \Omega=1\ \Omega$。

【分析】
本题围绕“探究电流与电压的关系”实验展开，需逐步分析各设问：
1. 第(1)问：虚线框内需补画滑动变阻器，串联在电路中，对应图甲的滑动变阻器符号；
2. 第(2)问：电流表指针在零刻度线左侧，是使用前未调零，正负接反会导致指针反向偏转，故选A；
3. 第(3)问：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处，由电路图可知滑片移到左端时接入电阻最大；本实验滑动变阻器作用是保护电路和改变定值电阻两端电压，以获取多组数据；
4. 第(4)问：电流表有示数说明电路通路，电压表无示数且电流表有变化，说明定值电阻短路；
5. 第(5)问：两节干电池电源电压为3V，电压表量程0~3V，读数为2.5V；
6. 第(6)问：根据欧姆定律计算定值电阻阻值，再结合滑动变阻器最大阻值算出最小电流，判断数据是否合理；
7. 第(8)问：实验结论为电阻不变时，电流与电压成正比；
8. 第(9)问：本实验多次测量目的是找普遍规律，测量定值电阻阻值是求平均值减小误差，故选C；
9. 第(10)问：实验需控制电阻不变，小灯泡灯丝电阻随温度变化，故不能替代；
10. 第(11)问：该电路还可完成探究电流与电阻的关系等实验；
11. 第(12)问：根据滑动变阻器最大电流算出总电阻，减去定值电阻阻值得滑动变阻器最小阻值；
12. 第(13)问：I-U图像倾斜程度由定值电阻阻值决定，倾斜不同说明定值电阻阻值不同。
【解析】
(1) 虚线框内补画滑动变阻器，串联在电路中，如图1所示；
(2) 电流表使用前需调零，指针在零刻度线左侧是未调零，故选A；
(3) 闭合开关前滑动变阻器滑片移到最大阻值处（左端），本实验滑动变阻器作用是保护电路和改变定值电阻R两端电压；
(4) 电流表有示数说明电路通路，电压表无示数说明定值电阻R短路；
(5) 电压表量程为0~3V，分度值0.1V，读数为2.5V；
(6) 定值电阻阻值$R=\frac{U_2}{I_2}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.24\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$；滑动变阻器最大阻值20Ω，电路最小电流$I_{\mathrm{小}}=\frac{U}{R+R_{\mathrm{滑大}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{5\ \Omega+20\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A}$，第1组电流0.1A小于0.12A，故为拼凑数据；
(8) 实验结论：在导体的电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
(9) 本实验多次测量目的是找普遍规律，A探究电流与电阻关系也是找普遍规律，B测量小灯泡电阻是找规律，C测量定值电阻阻值是求平均值减小误差，故选C；
(10) 本实验需控制电阻不变，小灯泡灯丝电阻随温度变化，故不能替代；
(11) 该电路可完成探究电流与电阻的关系实验；
(12) 滑动变阻器允许最大电流0.5A，总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$，滑动变阻器最小阻值$R_{\mathrm{滑小}}=R_{\mathrm{总}}-R=6\ \Omega-5\ \Omega=1\ \Omega$；
(13) I-U图像倾斜程度由定值电阻阻值决定，倾斜不同说明小薇和小亮选用的定值电阻阻值不同。
【答案】
(1) 如图1所示；
(2) A；
(3) 左；改变定值电阻R两端电压；
(4) 短路；
(5) 2.5；
(6) 5；1；电路中的最小电流为0.12 A；
(7) 如图2所示；
(8) 导体的电阻；正；
(9) C；
(10) 电阻；温度；
(11) 探究电流与电阻的关系；
(12) 1；
(13) 小薇和小亮选用的定值电阻的阻值不同。
【知识点】
欧姆定律、探究电流与电压的关系、滑动变阻器的使用
【点评】
本题为电学综合实验题，全面考查“探究电流与电压的关系”实验的电路连接、故障分析、数据处理、图像分析等核心内容，综合性强，需学生熟练掌握欧姆定律及实验原理，是初中电学的重点考查题型。
【难度系数】
0.3