20（10分）在“测量定值电阻阻值”的实验中，小明所用电源的电压保持不变，滑动变阻器标有“10 Ω 2 A”字样。
（1）粗心的小明连好最后一根导线时的电路如图甲所示，请你指出其中存在的问题：一是；二是。
（2）小明解决上述问题后，闭合开关发现：电压表指针有明显偏转，而电流表指针几乎不动。经检查：电路中电表完好且只有一处故障，他初步判断可能是导线（填导线编号）断路或断路。
（3）排除上述电路故障后，小明开始实验：
① 闭合开关，读出电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中，第1次实验中电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为A，利用该组数据算出的$R_x$阻值约为$\Omega$（结果保留一位小数）。
② 闭合开关，将滑动变阻器的滑片向（左/右）移至适当位置，读出两电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中。
③ 闭合开关，继续移动滑片，直至移到了滑动变阻器的另一端，读出两电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中。
（4）分析表中数据，小明发现：随着待测电阻两端电压的增大，计算得出的待测电阻阻值变化情况是。他感到困惑：为何会出现这样的结果呢？小华帮他检查后指出：小明所测出的电压数据是错误的。于是小明想重新实验，小华提醒他：无须重新实验，利用已知信息和电流表的读数，不但可计算出待测电阻的阻值，还能求出电源电压。小明经过认真思考后，计算得出：待测电阻$R_x=\_\_\_\_\_\_\Omega$，电源电压$U_{\mathrm{总}}=$V。
（1）粗心的小明连好最后一根导线时的电路如图甲所示，请你指出其中存在的问题：一是；二是。
（2）小明解决上述问题后，闭合开关发现：电压表指针有明显偏转，而电流表指针几乎不动。经检查：电路中电表完好且只有一处故障，他初步判断可能是导线（填导线编号）断路或断路。
（3）排除上述电路故障后，小明开始实验：
① 闭合开关，读出电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中，第1次实验中电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为A，利用该组数据算出的$R_x$阻值约为$\Omega$（结果保留一位小数）。
② 闭合开关，将滑动变阻器的滑片向（左/右）移至适当位置，读出两电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中。
③ 闭合开关，继续移动滑片，直至移到了滑动变阻器的另一端，读出两电表示数后立即断开开关，并将读数填在表中。
（4）分析表中数据，小明发现：随着待测电阻两端电压的增大，计算得出的待测电阻阻值变化情况是。他感到困惑：为何会出现这样的结果呢？小华帮他检查后指出：小明所测出的电压数据是错误的。于是小明想重新实验，小华提醒他：无须重新实验，利用已知信息和电流表的读数，不但可计算出待测电阻的阻值，还能求出电源电压。小明经过认真思考后，计算得出：待测电阻$R_x=\_\_\_\_\_\_\Omega$，电源电压$U_{\mathrm{总}}=$V。
答案：20.（1）滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处 开关闭合了
（2）③ $R_x$
（3）① 0.3 16.7 ② 左
（4）阻值逐渐减小 15 7.5
（2）③ $R_x$
（3）① 0.3 16.7 ② 左
（4）阻值逐渐减小 15 7.5
解析：
【分析】
本题围绕“测量定值电阻阻值”的实验展开，需依次分析电路连接错误、电路故障、电表读数、滑动变阻器操作及欧姆定律的应用：1. 连接电路时，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片需调至最大阻值处，据此找出第（1）问的问题；2. 电流表几乎不动说明电路断路，电压表有偏转说明电压表两端与电源连通，据此判断第（2）问的故障；3. 电流表读数需先确定量程和分度值，再计算电阻，滑动变阻器滑片移动方向需结合接线柱判断；4. 结合实验数据和滑动变阻器最大阻值，利用欧姆定律列方程求解待测电阻和电源电压。
【解析】
（1）连接电路时，为防止电流过大损坏元件，开关应断开，滑动变阻器滑片需调至阻值最大处，故图中存在的问题：一是开关闭合了，二是滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处。
（2）闭合开关后，电流表几乎不动说明电路断路，电压表有偏转说明电压表与电源连通，故障为待测电阻断路或连接待测电阻的导线断路，结合题意，可能是导线③断路或$R_x$断路。
（3）①电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，读数为0.3A；根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，计算得$R_x=\frac{5V}{0.3A}\approx16.7\Omega$；②要减小滑动变阻器接入阻值，需将滑片向左移动（滑动变阻器接右下接线柱，左移时接入电阻丝变短，电阻变小）。
（4）小明错误测量电压，导致随待测电阻两端电压增大，计算出的阻值逐渐减小；设待测电阻为$R_x$，电源电压为$U_{总}$，滑动变阻器最大阻值10Ω，第一次实验时$U_{总}=0.3A×(10Ω+R_x)$，第三次实验时$U_{总}=I_3R_x$，结合欧姆定律计算得$R_x=15Ω$，$U_{总}=7.5V$。
【答案】
（1）滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处；开关闭合了
（2）③；$R_x$
（3）①0.3；16.7；②左
（4）阻值逐渐减小；15；7.5
【知识点】
伏安法测电阻、电路故障分析、欧姆定律的应用
【点评】
本题是伏安法测电阻的综合实验题，考查电路连接要求、故障分析、电表读数、滑动变阻器操作及欧姆定律计算，综合性较强，需学生掌握实验核心原理和操作规范，对实验分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题围绕“测量定值电阻阻值”的实验展开，需依次分析电路连接错误、电路故障、电表读数、滑动变阻器操作及欧姆定律的应用：1. 连接电路时，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片需调至最大阻值处，据此找出第（1）问的问题；2. 电流表几乎不动说明电路断路，电压表有偏转说明电压表两端与电源连通，据此判断第（2）问的故障；3. 电流表读数需先确定量程和分度值，再计算电阻，滑动变阻器滑片移动方向需结合接线柱判断；4. 结合实验数据和滑动变阻器最大阻值，利用欧姆定律列方程求解待测电阻和电源电压。
【解析】
（1）连接电路时，为防止电流过大损坏元件，开关应断开，滑动变阻器滑片需调至阻值最大处，故图中存在的问题：一是开关闭合了，二是滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处。
（2）闭合开关后，电流表几乎不动说明电路断路，电压表有偏转说明电压表与电源连通，故障为待测电阻断路或连接待测电阻的导线断路，结合题意，可能是导线③断路或$R_x$断路。
（3）①电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，读数为0.3A；根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，计算得$R_x=\frac{5V}{0.3A}\approx16.7\Omega$；②要减小滑动变阻器接入阻值，需将滑片向左移动（滑动变阻器接右下接线柱，左移时接入电阻丝变短，电阻变小）。
（4）小明错误测量电压，导致随待测电阻两端电压增大，计算出的阻值逐渐减小；设待测电阻为$R_x$，电源电压为$U_{总}$，滑动变阻器最大阻值10Ω，第一次实验时$U_{总}=0.3A×(10Ω+R_x)$，第三次实验时$U_{总}=I_3R_x$，结合欧姆定律计算得$R_x=15Ω$，$U_{总}=7.5V$。
【答案】
（1）滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处；开关闭合了
（2）③；$R_x$
（3）①0.3；16.7；②左
（4）阻值逐渐减小；15；7.5
【知识点】
伏安法测电阻、电路故障分析、欧姆定律的应用
【点评】
本题是伏安法测电阻的综合实验题，考查电路连接要求、故障分析、电表读数、滑动变阻器操作及欧姆定律计算，综合性较强，需学生掌握实验核心原理和操作规范，对实验分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5