三、实验探究题(共32分)
7[2024四川宜宾中考,偏难]某探究小组要测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器规格为“50 Ω 2 A”。
(1)该实验的原理是。
(2)请用笔画线代替导线,将图1中的电路补充完整。
(3)若连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,出现这种现象的原因是。
(4)若将滑动变阻器的下接线柱A端接入电路,正确连接电路后,闭合开关S,滑片P向(填“左”或“右”)滑动时,小灯泡L变亮。
(5)在移动滑片P的过程中,应该观察表的示数,使小灯泡L正常发光。
(6)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25 A,则小灯泡正常发光时的电阻是Ω。
(7)完成实验后,小组又设计了如图2所示的电路图,测量该小灯泡L正常发光时的电阻,$R_0$为定值电阻,$S_2$为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关$S_1$,将开关$S_2$拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数$U_1=$V。
②保持滑片P的位置不变,再将开关$S_2$拨到触点1,读出电压表的示数并记为$U_2$。
③该小灯泡正常发光时的电阻$R_L=$(用$U_1$、$U_2$、$R_0$表示)。

7.(1)$R=\frac{U}{I}$ (2)见解析图 (3)滑动变阻器下方两个接线柱接入了电路 (4)右 (5)电压 (6)10 (7)①2.5 ③$\frac{U_1R_0}{U_2-U_1}$ 【解析】(1)实验中用电压表测灯泡两端的电压,用电流表测通过灯泡的电流,根据$R=\frac{U}{I}$求出灯泡的电阻,因此该实验的原理是$R=\frac{U}{I}$。(2)实验中,滑动变阻器应与灯泡串联,电压表应并联在灯泡两端,电源由两节干电池串联组成,因此电压表选择0~3 V测量范围;滑动变阻器按照“一上一下”的原则接入电路,如图所示。(3)连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,说明滑动变阻器的滑片没有起到调节电阻大小的作用,且变阻器接入电路的电阻较大,可能是将滑动变阻器的下方两个接线柱接入了电路。(4)正确连接电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应移动到阻值最大处,则若将滑动变阻器的下接线柱A端接入电路,闭合开关后,要想移动滑片时小灯泡变亮,则应增大小灯泡两端的电压,减小滑动变阻器分得的电压,根据串联分压原理可知,应减小滑动变阻器接入电路的电阻,因此应将滑片向右移动。(5)在移动滑片P的过程中,应该观察电压表的示数,使电压表示数等于灯泡正常发光时的电压,即2.5 V。(6)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25 A,则小灯泡正常发光时的电阻是$R_L=\frac{U_L}{I_L}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。(7)①闭合开关$\mathrm{S}_1$,将开关$\mathrm{S}_2$拨到触点2,此时$R_0$、滑动变阻器和灯泡串联,电压表测灯泡两端电压,移动滑片,使电压表的示数$U_1$为小灯泡正常发光时的电压,即2.5 V;②保持滑片P的位置不变,再将开关$\mathrm{S}_2$拨到触点1,此时电压表测$R_0$和灯泡两端总电压,灯泡仍正常发光,读出电压表的示数并记为$U_2$;③$R_0$两端电压为$U_0=U_2-U_1$,灯泡正常发光时的电流:$I=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{U_2-U_1}{R_0}$,该小灯泡正常发光时的电阻$R_L=\frac{U_L}{I}=\frac{U_1}{\frac{U_2-U_1}{R_0}}=\frac{U_1R_0}{U_2-U_1}$。

四、计算题(28分)
8[2025河北中考,中]如图1所示,电源电压不变,滑动变阻器R标有“50 Ω 1 A”,小灯泡L标有“6 V 0.5 A”字样。闭合开关,当滑片P在某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.5 A,小灯泡L的I-U图像如图2所示。

(1)求小灯泡L正常发光时的电阻。
(2)求电源电压。
(3)将电源更换为可调电压电源,已知电流表选用0~0.6 A的测量范围,电压表选用0~15 V的测量范围。在保证电路安全的情况下,电源电压取某值后,闭合开关,移动滑片P,发现通过小灯泡L的电流都可以在0.2~0.5 A之间连续变化。求满足上述条件的电源电压的取值范围。

8.【解】(1)由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻:$R_L=\frac{U_L}{I_L}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$。(2)由图1可知,灯泡与滑动变阻器$R$串联,电压表测量滑动变阻器$R$两端的电压,电流表测量电路中的电流,滑片$P$在某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.5 A,此时小灯泡刚好正常发光,根据小灯泡规格可知,此时小灯泡两端的电压为6 V,根据串联电路的电压特点可知,电源电压:$U_{\mathrm{源}}=U_L+U_R=6\ \mathrm{V}+2\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。(3)当电路中的电流为0.5 A,滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电源电压最小,最小电源电压$U_{\mathrm{源min}}=U_L=6\ \mathrm{V}$;当电路中的电流为0.2 A,滑动变阻器全部电阻接入电路时,由欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压:$U_R'=I_{\mathrm{min}} R=0.2\ \mathrm{A}×50\ \Omega=10\ \mathrm{V}＜15\ \mathrm{V}$,由图2可知,此时灯泡两端的电压$U_L'=1\ \mathrm{V}$,此时电源电压最大,根据串联电路的电压特点可知,最大电源电压$U_{\mathrm{源max}}=U_L'+U_R'=1\ \mathrm{V}+10\ \mathrm{V}=11\ \mathrm{V}$,所以电源电压的取值范围为6~11 V。