13.小明要测量标有“3.8 V”字样的小灯泡正常发光时的电阻,他选择的一些器材如下:2节新的干电池,滑动变阻器,电压表,电流表,开关,若干导线。然后,他连接了图6甲所示的电路。

甲

(1)同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验,原因是。小芳还发现电路连接也有错误,请你在接错的那根导线上画“×”,并另画一根导线,使电路连接正确。
(2)改进后小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流,并根据所测得的数据绘制了小灯泡的U-I图像,如图6乙所示,可计算出小灯泡正常发光时的电阻是Ω。由图像可知电流与电压并不成正比,原因是灯丝的电阻随温度升高而。
(3)上述实验结束后,小明又设计了图6丙所示的电路,只用电压表来测量标有“2.5 V”字样的小灯泡正常发光时的电阻。已知滑动变阻器R的最大阻值为15 Ω,电源电压恒定,其测量过程如下:
①闭合开关S、S₂,断开开关S₁,将滑动变阻器的滑片移到最上端,电压表示数为4.5 V;
②(填三个开关闭合与断开情况),移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为V,这时小灯泡正常发光;
③闭合开关S、S₂,断开开关S₁,保持滑动变阻器滑片的位置不变,电压表示数为3 V;
④小灯泡正常发光时的电阻为Ω。

(1)2节新的干电池的电压是3 V,低于小灯泡正常发光时的电压
(2)19；增大
(3)②闭合开关S、S₁,断开开关S₂；2
④12.5

【分析】
首先分析第(1)问：测量额定电压3.8V小灯泡正常发光的电阻，需电源电压不低于额定电压，而2节新干电池总电压仅3V，无法满足小灯泡正常发光的电压要求；同时需排查电路连接错误，重点关注电压表的并联对象与量程。第(2)问：小灯泡正常发光时电压为额定电压，从U-I图像找到对应电流，利用欧姆定律计算电阻；电流与电压不成正比是因为灯丝电阻随温度变化。第(3)问：利用电压表和滑动变阻器测小灯泡电阻，需先确定电源电压，再通过开关切换使小灯泡正常发光，最后结合滑动变阻器阻值推导电阻，关键是明确各步骤中电压表的测量对象。
【解析】
(1) 2节新干电池总电压为1.5V×2=3V，小于小灯泡额定电压3.8V，无法使小灯泡正常发光，因此所选器材不能完成实验；电路中电压表连接错误，应将电压表并联在小灯泡两端，量程选0~15V（原电路错误导线需画“×”，重新连接电压表至小灯泡两端）。
(2) 小灯泡正常发光时电压U=3.8V，由U-I图像得对应电流I=0.2A，根据欧姆定律R=U/I=3.8V/0.2A=19Ω；由于灯丝电阻随温度升高而增大，因此电流与电压不成正比。
(3) ①闭合S、S₂，断开S₁，滑片移到最上端，电压表示数为电源电压U=4.5V；②要使小灯泡正常发光，需闭合S、S₁，断开S₂，此时电压表测小灯泡两端电压，移动滑片使电压表示数为2V；③保持滑片位置不变，闭合S、S₂，断开S₁，电压表示数为滑动变阻器两端电压3V；④设滑动变阻器接入电阻为R，步骤②中滑动变阻器两端电压为4.5V-2V=2.5V，电路电流I=2.5V/R；步骤③中滑动变阻器两端电压3V，电路电流I'=3V/R，此时小灯泡两端电压为1.5V，结合灯丝电阻特性计算得小灯泡正常发光时电阻为12.5Ω。
【答案】
(1)2节新的干电池的电压是3 V,低于小灯泡正常发光时的电压
(2)19；增大
(3)②闭合开关S、S₁,断开开关S₂；2；④12.5
【知识点】
伏安法测电阻、灯丝电阻与温度的关系、特殊方法测电阻
【点评】
本题围绕测量小灯泡电阻的实验展开，涵盖器材选择、电路纠错、图像分析、特殊方法测电阻等考点，综合性较强，需学生熟练掌握实验原理与操作步骤，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5