5.同学们用如图所示的电路测量小灯泡的灯丝电阻。小陌将同学们实验过程中出现的异常现象进行收集并分析解决方法或原因。

(1)闭合开关,小灯泡不亮,接下来的操作是。
A.观察电表的示数,移动滑片
B.更换电源
C.更换小灯泡
(2)①闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表的示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片,两电表示数均无变化,原因可能是。
A.小灯泡短路
B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
②闭合开关,小灯泡不亮,发现电流表有示数,电压表示数为零,原因可能是。
A.小灯泡短路
B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(3)闭合开关,灯泡很亮,移动滑动变阻器的滑片,灯泡亮度不变,原因可能是。
(4)闭合开关,灯泡很暗,移动滑动变阻器的滑片,灯泡亮度不变,原因可能是。

(1)A (2)①B ②A
(3)同时将滑动变阻器上面两个接线柱连入电路
(4)同时将滑动变阻器下面两个接线柱连入电路

【分析】
本题考查电路故障分析和滑动变阻器的使用，需结合电表的示数变化判断电路状态，以及滑动变阻器接线对电路的影响。
(1)闭合开关小灯泡不亮时，首先应观察电表是否有示数，判断电路是断路还是短路，再移动滑片观察现象，无需直接更换元件；
(2)根据电流表有无示数判断电路是通路还是断路，结合电压表的示数判断故障位置；
(3)(4)根据灯泡亮度和滑动变阻器滑片移动时亮度不变，分析滑动变阻器的接线错误类型。
【解析】
(1)闭合开关小灯泡不亮，首先应观察电流表、电压表的示数，判断电路故障类型，再移动滑片观察现象，无需直接更换电源或小灯泡，故选A。
(2)①电流表几乎无示数，说明电路断路；电压表的示数接近电源电压，说明电压表两端与电源两极连通，故障为小灯泡断路，故选B；
②电流表有示数，说明电路是通路；电压表示数为零，说明小灯泡两端电压为0，故障为小灯泡短路，故选A。
(3)灯泡很亮说明电路电流大，移动滑片亮度不变，说明滑动变阻器无法改变电阻，原因是同时将滑动变阻器上面两个接线柱连入电路，此时滑动变阻器电阻为0，相当于导线，电路电阻不变，电流不变，灯泡亮度不变。
(4)灯泡很暗说明电路电流小，移动滑片亮度不变，说明滑动变阻器无法改变电阻，原因是同时将滑动变阻器下面两个接线柱连入电路，此时滑动变阻器电阻最大，相当于定值电阻，电路电阻不变，电流不变，灯泡亮度不变。
【答案】
(1)A (2)①B ②A (3)同时将滑动变阻器上面两个接线柱连入电路 (4)同时将滑动变阻器下面两个接线柱连入电路
【知识点】
电路故障分析、滑动变阻器的使用、欧姆定律
【点评】
本题围绕电路故障判断和滑动变阻器的正确使用展开，是电学基础题型，需要学生掌握电流表、电压表在故障中的表现，以及滑动变阻器接线对电路的影响，注重对基础知识点的应用。
【难度系数】
0.5

6.【思维通法】小点同学在做“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验，电源电压为6 V，他选择了5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻，滑动变阻器的规格为“30 Ω 1 A”，按照如图所示的电路进行实验。

(1)【分压不变】他在完成该实验时，控制定值电阻两端的电压为2 V不变，滑动变阻器两端的电压为V不变。
(2)【串联分压】实验中，当连入电路中的定值电阻的阻值为10 Ω时，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为Ω；当定值电阻连入电路的阻值为15 Ω时，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为Ω。
(3)【分析原因】当接入的定值电阻为20 Ω时，他发现电压表示数始终无法达到2 V，原因是。
(4)【解决问题】他思考一下，当电压表示数始终无法达到2 V时，若改变电源电压，选择的电源电压应不高于V；若更换滑动变阻器，应选择最大阻值至少为Ω的滑动变阻器。

(1)4 (2)20;30 (3)滑动变阻器的阻值过小 (4)5;40

【分析】
本题考查串联电路分压规律在探究电流与电阻实验中的应用，核心是利用串联电路电流相等、电压与电阻成正比的特点解题。解题时需结合串联电路电压规律、欧姆定律，分析滑动变阻器的调节要求，逐步推导各问题的答案。
(1) 利用串联电路总电压等于各部分电压之和，直接计算滑动变阻器两端电压；
(2) 先根据定值电阻的控制电压和阻值算出电路电流，再结合滑动变阻器两端电压，用欧姆定律计算其阻值；
(3) 当定值电阻阻值变大时，根据串联分压规律，滑动变阻器需要更大阻值才能保持定值电阻电压不变，若现有滑动变阻器最大阻值不足，则无法达到要求；
(4) 改变电源电压时，结合滑动变阻器最大阻值和分压关系求最大允许电源电压；更换滑动变阻器时，结合定值电阻阻值和分压关系求所需滑动变阻器的最小最大阻值。
【解析】
(1) 串联电路总电压 $ U = U_R + U_{\mathrm{滑}} $，已知电源电压 $ U=6\ \mathrm{V} $，定值电阻两端电压 $ U_R=2\ \mathrm{V} $，因此滑动变阻器两端电压 $ U_{\mathrm{滑}} = U - U_R = 6\ \mathrm{V} - 2\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V} $；
(2) 当定值电阻 $ R_1=10\ \Omega $ 时，电路电流 $ I = \frac{U_R}{R_1} = \frac{2\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.2\ \mathrm{A} $，滑动变阻器阻值 $ R_{\mathrm{滑1}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 20\ \Omega $；当定值电阻 $ R_2=15\ \Omega $ 时，电路电流 $ I' = \frac{U_R}{R_2} = \frac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega} $，滑动变阻器阻值 $ R_{\mathrm{滑2}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I'} = \frac{4\ \mathrm{V}}{\frac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}} = 30\ \Omega $；
(3) 当定值电阻 $ R_3=20\ \Omega $ 时，要保持其两端电压为2V，根据串联分压规律 $ \frac{R_{\mathrm{滑}}}{R_3} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{U_R} = \frac{4\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{V}} = 2 $，需滑动变阻器阻值 $ R_{\mathrm{滑}}=2×20\ \Omega=40\ \Omega $，但现有滑动变阻器最大阻值仅30Ω，无法满足要求，因此电压表示数无法达到2V，原因是滑动变阻器的最大阻值过小；
(4) ① 若改变电源电压，设新电源电压为 $ U' $，接入20Ω定值电阻时，滑动变阻器最大阻值 $ R_{\mathrm{滑max}}=30\ \Omega $，此时 $ U_R'=2\ \mathrm{V} $，$ U_{\mathrm{滑}}'=U'-2\ \mathrm{V} $，根据分压关系 $ \frac{U_R'}{U_{\mathrm{滑}}'} = \frac{R_3}{R_{\mathrm{滑max}}} $，即 $ \frac{2\ \mathrm{V}}{U'-2\ \mathrm{V}} = \frac{20\ \Omega}{30\ \Omega} $，解得 $ U'=5\ \mathrm{V} $，故电源电压应不高于5V；② 若更换滑动变阻器，接入20Ω定值电阻时，需满足 $ \frac{R_{\mathrm{滑}}'}{R_3} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{U_R}=2 $，因此滑动变阻器的最小最大阻值 $ R_{\mathrm{滑min}}'=2×20\ \Omega=40\ \Omega $。
【答案】
(1)4 (2)20；30 (3)滑动变阻器的阻值过小 (4)5；40
【知识点】
串联电路分压规律、欧姆定律应用、探究电流与电阻的实验
【点评】
本题围绕探究电流与电阻的实验，重点考查串联电路分压规律和欧姆定律的应用，需理解控制变量法的实验要求，掌握滑动变阻器在电路中的调节逻辑，是电学实验的典型题型，能有效考查学生的综合应用能力。
【难度系数】
0.5