【分析】
我们可以逐问梳理解题思路:
1. 第(1)问:连接滑动变阻器时要遵循“一上一下”的接线规则,题目要求滑片P向左滑动时接入电阻变大,说明接入电路的电阻丝长度随左滑变长,因此需要将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,再串联进整个电路即可。
2. 第(2)问:两电表都无示数,说明电路整体是断路状态;电压表接滑动变阻器两端无示数,说明滑动变阻器以外的位置断开,电压表接开关两端有示数,说明此时电压表可以连通电源两极,直接定位故障位置。
3. 第(3)问:更换更大的定值电阻后,根据串联分压规律,定值电阻分得的电压会升高,为了保持定值电阻两端电压不变,需要增大滑动变阻器的接入阻值,结合“滑片左滑电阻变大”的条件,就能判断滑片移动方向。
4. 第(4)问:根据欧姆定律,电压一定时电流和电阻的乘积是定值,可得对应比例关系;对比a、b曲线,取相同电阻值时b的电流更小,由U=IR可知b对应的定值电阻两端电压更低,就能得出两条曲线不重合的原因。
【解析】
(1) 滑动变阻器采用“一上一下”接法,要满足滑片左滑接入电阻变大,需将开关的右侧接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连,再将滑动变阻器上方任意一个接线柱与电流表的0.6A正接线柱相连,使滑动变阻器串联在电路中,符合题目要求。
(2) 闭合开关后两表均无示数,说明电路存在断路;电压表接滑动变阻器两端无示数,说明滑动变阻器外侧电路断开,电压表接开关两端时有示数,说明开关位置断路,此时电压表可通过其余元件连通电源两极,显示电源电压。
(3) 将5Ω电阻替换为10Ω电阻后,定值电阻分压变大,为了让定值电阻两端电压回到预设的2V,需要增大滑动变阻器的接入电阻,因此向左移动滑片。
(4) 对a曲线,任意点的I与R的乘积都等于2V,是定值,因此电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比;相同电阻下b曲线的电流更小,说明b曲线对应的定值电阻两端电压小于2V,即小红没有控制定值电阻两端的电压不变。
【答案】

(2) 开关断路
(3) 左
(4) 反 没有控制定值电阻两端的电压不变
【知识点】
滑动变阻器使用,串联电路故障分析,电流与电阻的关系
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典实验题,全面覆盖了电路实物连接、故障排查、实验操作、图像分析等核心考点,重点考察控制变量法在电学实验中的应用,易错点是滑动变阻器移动方向的判断和两条I-R曲线差异的推导,需要结合串联分压规律和欧姆定律综合分析,能有效检验学生对该实验的掌握程度。
【难度系数】
0.6