18（8分）小明利用图甲探究“电流与电压、电阻的关系”。器材有可调电压的电源（可调为1.5 V、3.0 V、4.5 V、6.0 V之一）、5个定值电阻（阻值分别为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$15\ \Omega$、$20\ \Omega$、$30\ \Omega$）、滑动变阻器（规格为“$10\ \Omega\ 1\ \mathrm{A}$”）、电压表和电流表等。
第18题图甲
（1）小明发现图甲连接的电路有一处错误，请在接错的那一根导线上画“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接。
（2）改正后，小明设计了实验表格，通过此表格可知其实验目的是探究电流与________的关系。
| 实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $R/\Omega$ | 5 |
| 15 | 20 | 30 |
| $I/\mathrm{A}$ | | | | | |
（3）小明将电源电压调为3 V，进行（2）中的实验：
① 图乙是第2次实验时电流表的示数，读数为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{A}$。
第18题图乙
② 当其中某个定值电阻接入电路时，无法满足实验条件，这个定值电阻的阻值为$\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。为了让该电阻也能完成实验，则：
a. 若仅更换滑动变阻器，则其最大阻值$R_P ≥ \_\_\_\_\_\_\ \Omega$。
b. 若仅改变定值电阻两端电压的预设值，则其范围是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{V}$。
（4）小华利用现有器材又做了下面的实验：
① 按改正后的图甲连接电路（两电表量程选择正确），将电源电压调到某个值，闭合开关，移动滑片使电压表示数为4 V。
② 保持滑片不动，换接入另一个定值电阻，调节电源电压，在电路安全的条件下闭合开关，发现电压表示数恰好为4 V。
通过以上实验现象可以推断：此时滑动变阻器接入电路的阻值为$\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。
第18题图甲
（1）小明发现图甲连接的电路有一处错误，请在接错的那一根导线上画“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接。
（2）改正后，小明设计了实验表格，通过此表格可知其实验目的是探究电流与________的关系。
| 实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $R/\Omega$ | 5 |
| 15 | 20 | 30 || $I/\mathrm{A}$ | | | | | |
（3）小明将电源电压调为3 V，进行（2）中的实验：
① 图乙是第2次实验时电流表的示数，读数为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{A}$。
第18题图乙
② 当其中某个定值电阻接入电路时，无法满足实验条件，这个定值电阻的阻值为$\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。为了让该电阻也能完成实验，则：
a. 若仅更换滑动变阻器，则其最大阻值$R_P ≥ \_\_\_\_\_\_\ \Omega$。
b. 若仅改变定值电阻两端电压的预设值，则其范围是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{V}$。
（4）小华利用现有器材又做了下面的实验：
① 按改正后的图甲连接电路（两电表量程选择正确），将电源电压调到某个值，闭合开关，移动滑片使电压表示数为4 V。
② 保持滑片不动，换接入另一个定值电阻，调节电源电压，在电路安全的条件下闭合开关，发现电压表示数恰好为4 V。
通过以上实验现象可以推断：此时滑动变阻器接入电路的阻值为$\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。
答案：
(1) 如图所示
(2) 电阻 (3) ① 0.2 ② 30 a. 15 b. 2.25～3 (4) 2.5
(1) 如图所示
(2) 电阻 (3) ① 0.2 ② 30 a. 15 b. 2.25～3 (4) 2.5解析：
【分析】
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路连接规则、控制变量法、欧姆定律及串联分压规律逐步分析：
1. 第(1)问：电压表应并联在定值电阻两端，需找到错误导线并改正，确保电压表测量定值电阻两端电压；
2. 第(2)问：实验表格中改变的是定值电阻阻值，控制定值电阻两端电压不变，对应探究电流与电阻的关系；
3. 第(3)问：①根据电流表量程和分度值读取示数；②结合串联分压规律，判断无法完成实验的定值电阻，再计算更换滑动变阻器的阻值要求和定值电阻两端电压的范围；
4. 第(4)问：利用两次实验电压表示数均为4V的条件，结合串联电路电压与电阻的关系推导滑动变阻器接入阻值。
【解析】
(1) 图中电压表错误并联在电源两端，应将电压表并联在定值电阻两端：在连接电压表负接线柱与定值电阻左接线柱的导线上画“×”，重新连接电压表负接线柱至定值电阻右接线柱（对应正确并联位置）；
(2) 实验中改变定值电阻阻值，控制定值电阻两端电压不变，探究电流与电阻的关系，故填“电阻”；
(3) ①电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.2A；
②探究电流与电阻关系时，控制定值电阻两端电压为$U_V$，电源电压$U=3V$，滑动变阻器最大阻值$R_{滑max}=10\ \Omega$，根据串联分压：$R_{滑}=\frac{U-U_V}{I}=\frac{(3-U_V)R}{U_V}$。当$R=30\ \Omega$时，若$R_{滑}≤10\ \Omega$，则$\frac{(3-U_V)×30}{U_V}≤10$，解得$U_V≥2.25V$；当$U_V＜2.25V$时，$R_{滑}＞10\ \Omega$，滑动变阻器无法满足，故30Ω电阻无法完成实验。
a. 仅更换滑动变阻器，要使30Ω电阻能完成，需$R_P≥\frac{(3-U_V)×30}{U_V}$，代入$U_V=2.25V$，得$R_P≥15\ \Omega$；
b. 改变定值电阻两端电压预设值，需满足$U_V≥2.25V$且$U_V≤3V$，故范围为2.25～3V；
(4) 两次实验电压表示数均为4V，设滑动变阻器接入阻值为$R_P$，结合串联电路规律推导得$R_P=2.5\ \Omega$。
【答案】
(1) 如图所示 (2) 电阻 (3) ① 0.2 ② 30 a. 15 b. 2.25～3 (4) 2.5
【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、串联电路分压规律
【点评】
本题综合考查电学实验的电路连接、实验目的判断、欧姆定律及串联电路规律的应用，需熟练运用控制变量法分析实验，结合滑动变阻器的调节解决电路问题，对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.4
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路连接规则、控制变量法、欧姆定律及串联分压规律逐步分析：
1. 第(1)问：电压表应并联在定值电阻两端，需找到错误导线并改正，确保电压表测量定值电阻两端电压；
2. 第(2)问：实验表格中改变的是定值电阻阻值，控制定值电阻两端电压不变，对应探究电流与电阻的关系；
3. 第(3)问：①根据电流表量程和分度值读取示数；②结合串联分压规律，判断无法完成实验的定值电阻，再计算更换滑动变阻器的阻值要求和定值电阻两端电压的范围；
4. 第(4)问：利用两次实验电压表示数均为4V的条件，结合串联电路电压与电阻的关系推导滑动变阻器接入阻值。
【解析】
(1) 图中电压表错误并联在电源两端，应将电压表并联在定值电阻两端：在连接电压表负接线柱与定值电阻左接线柱的导线上画“×”，重新连接电压表负接线柱至定值电阻右接线柱（对应正确并联位置）；
(2) 实验中改变定值电阻阻值，控制定值电阻两端电压不变，探究电流与电阻的关系，故填“电阻”；
(3) ①电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.2A；
②探究电流与电阻关系时，控制定值电阻两端电压为$U_V$，电源电压$U=3V$，滑动变阻器最大阻值$R_{滑max}=10\ \Omega$，根据串联分压：$R_{滑}=\frac{U-U_V}{I}=\frac{(3-U_V)R}{U_V}$。当$R=30\ \Omega$时，若$R_{滑}≤10\ \Omega$，则$\frac{(3-U_V)×30}{U_V}≤10$，解得$U_V≥2.25V$；当$U_V＜2.25V$时，$R_{滑}＞10\ \Omega$，滑动变阻器无法满足，故30Ω电阻无法完成实验。
a. 仅更换滑动变阻器，要使30Ω电阻能完成，需$R_P≥\frac{(3-U_V)×30}{U_V}$，代入$U_V=2.25V$，得$R_P≥15\ \Omega$；
b. 改变定值电阻两端电压预设值，需满足$U_V≥2.25V$且$U_V≤3V$，故范围为2.25～3V；
(4) 两次实验电压表示数均为4V，设滑动变阻器接入阻值为$R_P$，结合串联电路规律推导得$R_P=2.5\ \Omega$。
【答案】
(1) 如图所示
(2) 电阻 (3) ① 0.2 ② 30 a. 15 b. 2.25～3 (4) 2.5【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、串联电路分压规律
【点评】
本题综合考查电学实验的电路连接、实验目的判断、欧姆定律及串联电路规律的应用，需熟练运用控制变量法分析实验，结合滑动变阻器的调节解决电路问题，对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.4