【分析】
这是一道电学综合实验题，围绕探究电流与电压、电阻的关系以及特殊方法测电阻展开，解题思路如下：
1. 基础操作部分：闭合开关前滑动变阻器必须调到最大阻值处保护电路，结合常规接法判断滑片位置；电路故障分析时，电流表无示数说明电路断路，电压表接近电源电压说明电压表两端连通电源，可直接定位故障。
2. 滑动变阻器选型：根据串联分压规律，找到电路电流最小时的状态，算出滑动变阻器需要接入的最大阻值，对比可选规格即可选出对应变阻器；过原点的I-U图像直接对应电阻一定时电流与电压成正比的规律。
3. 探究电流与电阻关系的误差分析：代入最大定值电阻和滑动变阻器的最大阻值，算出电路能达到的最小电流，若某组实验电流比这个最小值还小，说明该组数据无法实现，是拼凑的；结合实验数据乘积恒定的特点推导对应实验结论。
4. 测铅笔芯电阻部分：利用R=U/I从U-I图像取点计算定值电阻阻值，再结合滑动变阻器阻值最大时电路电流最小的特点算出滑动变阻器最大阻值；特殊方法测电阻时，利用电源电压恒定列三次状态的欧姆定律方程，联立求解未知电阻，再根据电阻和电流的函数关系判断刻度分布特点。
【解析】
（2）闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处保护电路，因此滑片移到A端；电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表两端接线到电源正负极通路，因此故障是电阻R断路。
（3）电源电压为3V，从图丙可知最小电流为0.12A，此时定值电阻两端电压为0.6V，根据串联分压，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=3\ \mathrm{V}-0.6\ \mathrm{V}=2.4\ \mathrm{V}$，由欧姆定律得滑动变阻器接入阻值$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{2.4\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$，因此选择最大阻值为20Ω的$R_2$；I-U图像是过原点的直线，说明电阻一定时，电流与电压成正比。
（4）② 电源电压4.5V，滑动变阻器最大阻值20Ω，接入最大定值电阻25Ω时，总电阻为45Ω，电路最小电流$I=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+25\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$，若第4组数据电流小于0.1A，无法通过现有器材实现，因此第4组是拼凑的；实验中保持定值电阻两端电压不变，电流与电阻的乘积恒定，说明电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
4.（1）闭合开关前滑动变阻器调至最大阻值处，因此滑片置于最右端。
（3）从U-I图像取点，根据$R=\frac{U}{I}$，铅笔芯的阻值$R_{\mathrm{笔}}=\frac{U}{I}=\frac{0.5\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$；当滑动变阻器接入最大阻值时，电路电流最小，此时滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=4.5\ \mathrm{V}-1.5\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$，对应电流为0.3A，因此滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑大}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
（4）③ 设电流表满偏电流为I，步骤①中$U=IR_{\mathrm{滑}}$（$R_{\mathrm{滑}}$为此时滑动变阻器接入的阻值）；步骤②中$U=\frac{1}{3}I(R_{\mathrm{滑}}+10\ \Omega)$；步骤③中$U=\frac{1}{4}I(R_{\mathrm{滑}}+R_x)$，联立三个方程消去U、I、$R_{\mathrm{滑}}$，解得$R_x=15\ \Omega$。
④ 由推导可得$R_x=\frac{U}{I'}-R_{\mathrm{滑}}$，$R_x$与$I'$是反比例函数关系，不是线性关系，因此电阻值分布不均匀。
【答案】
(2)A 断路
(3)$R_{2}$ 正比
(4)② 4 导体的电阻
4.(1)右
(2)
(3)5 10
(4)15 不均匀
【知识点】
滑动变阻器的使用
欧姆定律的应用
电流与电压、电阻的关系
【点评】
本题是电学核心实验的综合考查，覆盖了电路基本操作、故障判断、滑动变阻器选型、实验数据合理性分析、特殊方法测电阻等多个考点，既考察学生对基础实验规律的记忆，也要求学生能结合欧姆定律进行定量推导，区分度较好，能有效检验学生对电学串联电路规律的掌握程度。
【难度系数】
0.65
