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3.探究“电流与电阻关系”的实验中,提供的器材有:电源(电压大于6V)、电流表、电压表、滑动变阻器R、电阻箱R0、开关及导线若干.
(1)用笔画线代替导线画将图1所示的电路连接完整.

(2)正确连接电路后闭合开关,移动变阻器滑片P时,两电表示数突然都变为零,则电路故障可能为B.
A.R短路      B.滑片P接触不良       C.R0短路       D.R0断路
(3)排除故障后,改变R0的阻值,测出对应的电流I.当R0的阻值变大时,为完成探究,应将滑片P向A(选填“A”或“B”)端移动.
(4)为了方便的分析数据,实验中求出R0的倒数$\frac{1}{R_0}$,并在坐标系中已经描绘出每次实验I与$\frac{1}{R_0}$的坐标点(图2),请分析数据,作出I与$\frac{1}{R_0}$的关系曲线.
(5)连线时发现有一个错误数据点,反思产生原因,小明回忆是某次将R0的阻值由25(或12.5)Ω变换为错误数据点对应阻值时,未调节滑片P就读取电流而造成的.

分析 (1)将开关与变阻器和电阻箱串联在电路中,注意变阻器接线柱一上一下;
(2)常见电路故障有断路与短路,分析清楚电路结构,根据电流表和电压表的示数判断电路中出现断路或短路;
(3)研究电流与电阻关系时,应控制不同电阻两端的电压不变,根据分压原理确定滑片移动的方向;
(4)根据欧姆定律U=IR,在电压不变时,I与R成反比,即I与$\frac{1}{R}$成正比,据此作图;
(5)研究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,据此,由图2中数据分析错误原因,并求出与错误点相邻的点对应的定值电阻的大小;

解答 解:(1)将开关与变阻器和电阻箱串联在电路中,将变阻器接金属杆的左接线柱连入电路中,如下图所示1:

由图可知,电阻与箱滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻箱两端的电压;
A、如果滑动变阻器R短路,整个电路仍然是通路,电流表、电压表示数都不为零,故A不符合题意;
B、如果滑片P接触不良,整个电路断路,电流表、电压表示数都为零,故B符合题意;
C、如果R0短路,电压表示数为零,电流表示数不为零,故C不符合题意;
D、如果R0短路 断路,则导致电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,电流表示数为零;电压表测量电源电压,示数不为零,故D不符合题意.
故选B.
(3)当R0的阻值变大时,根据分压原理,电压表示数变大,因要保持电压表示数不变,所以应减小定值电阻的电压而增大变阻器分得的电压,所以应增大变阻器连入电路中的电阻大小,为完成探究,应将滑片P向A端移动;
(4)因U=IR,在电压不变时,通过导体的电流I与导体的电阻R成反比,与导体电阻的倒数成正比,即与$\frac{1}{R_0}$成正比,根据在坐标系中已经描绘出每次实验I与$\frac{1}{R_0}$的坐标点,描点连线即可,I与$\frac{1}{R_0}$的关系图象为一过原点的直线,如图2所示;
(5)由图2可知,在直线上方的点为错误数据对应的点,与该点相邻分别对应的电阻的倒数大小为0.04Ω-1、0.08Ω-1,则定值电阻的大小为25Ω、12.5Ω;直线上各点对应的电压大小U=IR=
0.05A×$\frac{1}{0.01}$Ω=0.1A×$\frac{1}{0.02}$Ω=…=0.5A×$\frac{1}{0.1}$Ω=5V,而直线外的点对应的电压大小U=0.3A×$\frac{1}{0.5}$Ω=6V.因研究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,所以造成错误数据的原因是更换电阻后,没有调节滑动变阻器的滑片使电压表示数保持5V不变,就读取电流了.
故答案为:(1)如上图1所示:
(2)B; 
(3)A;
(4)如上图2所示
(5)25或12.5(其它电阻值也可).

点评 本题探究电流与电阻的关系,考查电路的连接、故障的分析、操作过程、控制变量法及根据数据作图和处理数据的能力,有一定难度.

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