1. 小明和小芳利用图甲电路，测量标有“2.5 V”字样的灯泡L的电功率。

(1)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。连线时，开关S应。
(2)闭合开关S，移动滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表的示数接近电源电压且几乎不变。为排除故障，小明检查了开关S并拧紧两端接线柱，小芳则将灯泡L与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，则（选填“小明”或“小芳”）排除故障的操作是正确的。
(3)排除故障后进行实验，闭合开关S，发现电压表的示数为0.5 V，为使灯泡L两端电压达到额定电压，应向（选填“A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片P，直至观察到电压表示数为2.5 V。此时，电流表示数如图乙所示，电流表示数为A，则灯泡L正常发光时的电阻为Ω，电功率为W。
(4)本实验中进行多次测量的目的是。
A.求平均值以减小误差
B.收集多组实验数据以寻找规律
(5)小明将实验中的灯泡L换成5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻，他想完成的探究实验是。

1.(1) 如答图所示 断开
1.(2) 小芳
1.(3) A 0.5 5 1.25
1.(4) B
1.(5) 探究电压一定时，电流与电阻的关系

【分析】
本题为测量小灯泡电功率的电学综合题，需依次解决电路连接、故障判断、实验操作、数据计算、实验目的及探究实验类型等问题。
(1) 连接电路时，开关需断开以保护电路，滑动变阻器按“一上一下”接线，电压表并联在灯泡两端选0~3V量程补接导线；
(2) 电流几乎为零说明电路断路，电压接近电源电压说明电压表串联，故障为灯泡断路，需排查灯泡；
(3) 灯泡电压低于额定值时，需减小滑动变阻器电阻提升灯泡电压，结合滑动变阻器接线判断滑片移动方向，再根据电流表量程读数，用欧姆定律算电阻、电功率；
(4) 测小灯泡电功率的多次测量是为了探究不同电压下的功率规律；
(5) 换用不同定值电阻，控制电压不变，探究电流与电阻的关系。
【解析】
(1) 连接电路时，为防止短路，开关S应断开；滑动变阻器按“一上一下”接入，电压表并联在灯泡两端选0~3V量程，补接导线后电路完整，故填断开。
(2) 电流表示数几乎为零说明电路断路，电压表示数接近电源电压说明电压表与电源连通，故障为灯泡断路。小明拧紧开关接线柱无法解决断路，小芳拧紧灯泡（排除灯泡断路）操作正确，故填小芳。
(3) 电压表示数0.5V小于额定电压2.5V，需减小滑动变阻器接入电阻，滑片向A端移动；电流表量程0~0.6A，分度值0.02A，示数为0.5A；正常发光时电阻$R=\frac{U_{额}}{I}=\frac{2.5V}{0.5A}=5Ω$；电功率$P=U_{额}I=2.5V×0.5A=1.25W$，故依次填A、0.5、5、1.25。
(4) 测量小灯泡电功率时，多次测量是为了探究灯泡在不同电压下的功率及发光规律，不是求平均值减小误差，故选B。
(5) 换用不同定值电阻，控制电压不变，探究的是电压一定时，电流与电阻的关系。
【答案】
1.(1) （补接电压表3V量程至灯泡右端的导线，如答图） 断开
1.(2) 小芳
1.(3) A 0.5 5 1.25
1.(4) B
1.(5) 探究电压一定时，电流与电阻的关系
【知识点】
测量小灯泡电功率、电路故障分析、欧姆定律应用
【点评】
本题是电学实验的典型综合题，涵盖电路连接、故障排查、实验操作、数据计算及实验设计等核心考点，需学生掌握实验基本原理和操作规范，难度适中。
【难度系数】
0.5

2.探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置如图所示，两个透明容
器中密封着初温、质量相同的空气。

2题图
(1)实验中,加热空气的好处是;在实验中通过观察反映电流通过电阻丝产生热量的多少,这里采用的物理方法是;除了这一种实验方法外,本实验还用到的另一种实验方法是。
(2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝(填电路连接方式),是为了探究电流产生的热量与大小的关系;通电一段时间后,(选填“左”或“右”)侧容器内的电阻丝产生的热量多。
(3)利用图(选填“甲”或“乙”)装置可探究电流产生的热量与电流大小的关系;该装置通电一段时间后,(选填“左”或“右”)侧容器内的电阻丝产生的热量多。
(4)图乙中,$R_1$和$R_2$两电阻丝在相等时间内产生的热量之比为$Q_1:Q_2 =$。电阻丝$R_3$的作用主要是使通过电阻丝$R_1$和$R_2$的电流(选填“相等”或“不相等”),所以$R_2$与$R_3$的阻值(选填“一定”或“不一定”)相同。为了使左右两U形管内液面高度差的变化更大,$R_3$应选用阻值为(选填“2 Ω”、“5 Ω”或“10 Ω”)的电阻丝。

2.(1) 空气受热易膨胀且现象较为明显 U形管中液面高度变化 转换法 控制变量法
2.(2) 串联 电阻 右
2.(3) 乙 左
2.(4) 4:1 不相等 不一定 2 Ω

【分析】本题是探究电流产生热量影响因素的实验，需结合焦耳定律，运用转换法和控制变量法分析。(1) 空气受热易膨胀，现象明显便于观察热量；通过U形管液面高度差反映热量，是转换法，还用到控制变量法。(2) 甲图中电阻串联，电流、时间相同，电阻不同，探究热量与电阻的关系，电阻大的产热多。(3) 乙图中R1与R2电阻相同，电流不同，探究热量与电流的关系，电流大的产热多。(4) 乙图中利用串并联电流特点，结合焦耳定律计算热量比，分析R3的作用及选择。
【解析】
(1) 空气的比热容较小，相同热量下温度变化更显著，因此加热空气的好处是空气受热易膨胀且现象较为明显；电流产生的热量无法直接观察，实验中通过U形管中液面高度变化反映热量多少，这种方法是转换法；探究热量与多个因素的关系时，需控制其他因素不变，只改变一个因素，用到控制变量法。
(2) 图甲中两段阻值不同的电阻丝串联，串联电路电流处处相等，通电时间相同，电阻不同，因此是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系；根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，右侧容器内电阻丝阻值为10Ω，大于左侧的5Ω，因此右侧容器内电阻丝产生的热量多。
(3) 探究电流产生的热量与电流大小的关系，需控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。图乙中，R2与R3并联后再与R1串联，R1和R2的电阻相同，通过它们的电流不同，因此选乙装置；根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，通过左侧容器内R1的电流等于通过R2和R3的电流之和，大于通过右侧R2的电流，因此左侧容器内的电阻丝产生的热量多。
(4) 图乙中，R1和R2的阻值均为5Ω，R2与R3并联，故$U_2=U_3$，由$I=\frac{U}{R}$得$I_2=\frac{U_2}{R_2}$，$I_3=\frac{U_3}{R_3}$，干路电流$I_1=I_2+I_3$；当$R_2=5Ω$时，若$R_3=5Ω$，则$I_2=I_3$，故$I_1=2I_2$；通电时间相同，根据$Q=I^2Rt$，$Q_1=I_1^2R_1t$，$Q_2=I_2^2R_2t$，因$R_1=R_2$，则$\frac{Q_1}{Q_2}=(\frac{I_1}{I_2})^2=(\frac{2}{1})^2=\frac{4}{1}$，即$Q_1:Q_2=4:1$；R3的作用是使通过R1和R2的电流不相等，因此R2与R3的阻值不一定相同；要使左右两U形管内液面高度差变化更大，需增大Q1与Q2的差值，即增大I1与I2的差值，$I_1-I_2=I_3=\frac{U}{R_3}$，R3越小，I3越大，I1与I2的差值越大，故R3应选用阻值最小的2Ω电阻丝。
【答案】
(1) 空气受热易膨胀且现象较为明显；U形管中液面高度变化；转换法；控制变量法
(2) 串联；电阻；右
(3) 乙；左
(4) 4:1；不相等；不一定；2 Ω
【知识点】
焦耳定律；转换法；控制变量法
【点评】
本题是焦耳定律实验的典型考题，全面考查实验方法、焦耳定律的应用及串并联电路的电流特点，需学生理解实验设计思路，掌握控制变量和转换法的应用，难度适中，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5