15. 核心素养 科学探究「2025福建中考改编，★★☆」(14分)用伏安法测量额定电压(用电器正常工作时的电压)为2.5 V的小灯泡的电阻，实验装置如图甲。

(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接正确。
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于最端。
(3)闭合开关，定向移动滑片P，发现电表指针示数忽大忽小，且变化幅度较大。经检查，故障只发生在滑动变阻器，故障的原因可能是。
A.滑动变阻器短路
B.滑动变阻器的滑片P与电阻丝接触不良
(4)排除故障，继续实验。实验小组设计如下表格并记录部分实验数据。

①电压表示数为1.7 V时，电流表示数如图乙所示，读数为A。
②小灯泡正常发光时电阻为Ω。(保留一位小数)
③表格中设计不合理的一项是，原因是。

15.答案 (1)如图所示

(2)右
(3)B
(4)①0.26 ②8.3 ③电阻平均值$\overline{R}/\Omega$ 小灯泡的电阻不是定值
解析 (1)由于小灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表选用小测量范围,且电压表应与小灯泡并联;
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最大阻值处,即最右端;
(3)闭合开关,定向移动滑片P,若滑动变阻器的滑片P与电阻丝接触不良,电压表与电源连接不稳定,电表指针示数会忽大忽小,且变化幅度较大,故选B;
(4)①由图乙知,电流表选用小测量范围,读数为0.26 A;
②小灯泡正常发光时的电阻为$R=\frac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.30\ \mathrm{A}}\approx8.3\ \Omega$;
③由于小灯泡的电阻不是定值,所以不能求小灯泡电阻的平均值,所以表格中设计不合理的一项是电阻平均值$\overline{R}/\Omega$。
滑动变阻器的作用:对电路起保护作用;通过改变接入电路的阻值来改变电路中的电压和电流。

【分析】
本题是伏安法测量小灯泡电阻的实验题，需按实验要求逐一分析各问题：
1. 电路连接：电压表需并联在小灯泡两端，因小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选0~3V量程，且电流从正接线柱流入、负接线柱流出，完成电路连接。
2. 滑动变阻器操作：闭合开关前，滑动变阻器要调至最大阻值以保护电路，观察滑动变阻器接线，接入左下接线柱，因此滑片在最右端时电阻最大。
3. 电路故障：故障仅在滑动变阻器，电表指针忽大忽小说明电路时通时断，对应滑动变阻器滑片与电阻丝接触不良；若短路则电路持续导通，示数稳定，故排除A选B。
4. 实验数据处理：电流表读数需看量程，小量程分度值0.02A，据此读出示数；小灯泡正常发光时电压为额定电压2.5V，用欧姆定律计算电阻；由于灯丝电阻随温度变化，不是定值，不能求电阻平均值，因此表格中电阻平均值项设计不合理。
【解析】
(1) 伏安法测电阻时，电压表应并联在被测用电器两端，小灯泡额定电压为2.5V，因此电压表选用0~3V量程，电流从正接线柱流入、负接线柱流出，连接电路（图略）。
(2) 闭合开关前，为防止电流过大损坏电路元件，滑动变阻器需接入最大阻值处。由图可知，滑动变阻器接左下接线柱，滑片P在最右端时接入电阻丝最长，电阻最大，故答案为右。
(3) 故障分析：若滑动变阻器短路，电路始终为通路，电表指针示数稳定，不符合题意；若滑动变阻器的滑片P与电阻丝接触不良，电路时通时断，导致电表指针示数忽大忽小，符合题意，故选B。
(4) ①电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.26A，故读数为0.26A；
②小灯泡正常发光时，电压为额定电压2.5V，对应电流为0.30A，根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，得$R=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.30\ \mathrm{A}}\approx8.3\ \Omega$；
③小灯泡的电阻随温度升高而增大，不是定值，因此不能计算电阻的平均值，表格中设计不合理的是“电阻平均值$\overline{R}/\Omega$”项。
【答案】
(1) 如图所示
(2) 右
(3) B
(4) ①0.26；②8.3；③电阻平均值$\overline{R}/\Omega$；小灯泡的电阻不是定值
【知识点】
伏安法测电阻、滑动变阻器的使用、欧姆定律
【点评】
本题是中考科学探究类典型实验题，围绕伏安法测小灯泡电阻展开，综合考查电路连接、滑动变阻器操作、电路故障分析、欧姆定律应用及实验设计的合理性，重点考查学生对实验原理和灯丝电阻特性的理解，符合核心素养考查要求。
【难度系数】
0.6