【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