【分析】
这是一道探究电流与电阻关系的经典电学实验题,我们可以按问题顺序逐步梳理思路:
1. 第一问电路连接:首先电流表需要串联接入电路,电压表并联在电阻箱R两端,电源电压为3V,电压表选择0~3V量程即可。闭合开关前滑动变阻器要调到接入电路阻值最大的位置,观察图甲滑动变阻器接的是右下接线柱,滑片移到最左端时接入电阻丝最长,阻值最大,起到保护电路的作用。
2. 第二问故障判断:闭合开关后电流表、电压表均无示数,说明电路整体处于断路状态(若为短路至少有一个电表有示数);将电压表改接在R₁两端后示数等于电源电压3V,说明电压表两端可以连通电源正负极,由此可判断故障是R₁断路。
3. 第三问实验操作:探究电流与电阻的关系需要使用控制变量法,保持电阻箱两端的电压不变,所以当R的阻值变大时,要移动滑动变阻器的滑片,让电压表示数保持不变。
① 当R=10Ω时,1/R=0.1Ω⁻¹,从图乙的I-1/R图像可读出对应电流为0.2A,电流表选用0~0.6A量程,将指针画在0.2A刻度位置即可。
② 电压一定时,电流和电阻成反比,I-R图像是曲线,很难直观判断定量关系,而I和1/R成正比,I-1/R图像是直线,更直观便于总结规律。
③ 从I-1/R图像是过原点的直线,可直接推导出电压一定时电流和电阻的定量关系。
【解析】
(1) 按照电流表串联、电压表并联在待测电阻两端的规则完成电路连接,闭合开关前滑动变阻器滑片移到接入阻值最大的最左端。
(2) 两表均无示数说明电路断路,电压表接R₁两端示数等于电源电压,说明R₁断路,故选D。
(3) 探究电流与电阻关系要控制电阻两端电压不变,因此移动滑片使电压表示数保持不变。
① R=10Ω时对应电流为0.2A,在0~0.6A量程的电流表0.2A刻度处画出指针即可。
② I-R图像为反比例曲线,难以直观判断规律,I-1/R图像是直线,直观清晰,便于处理数据发现规律。
③ 由图像特征可得出电压一定时电流与电阻的反比关系。
【答案】
(1)

左
(2) D
(3) 电压表
①

② 图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律
③ 导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【知识点】
探究电流与电阻的关系,电路故障分析,欧姆定律
【点评】
本题覆盖了电学实验的电路连接、故障排查、控制变量法操作、图像法数据处理多个核心考点,重点考察学生对探究电流与电阻关系实验的完整逻辑理解,其中将反比例关系转化为正比例图像的实验处理思路是本题的亮点,属于中考电学实验的典型考法。
【难度系数】
0.7