二、填空题(每空3分,共21分)
6[2026辽宁抚顺模拟,中]如图所示的电路中,闭合开关,灯泡发光,此时电压表示数为$U_1$。断开开关,将发光二极管(具有单向导电性,电流只能从正极流入)正负极对调接入电路,再闭合开关,此时电压表示数为$U_2$,则$U_1$(填“＞”“＜”或“=”)$U_2$。再次断开开关,将灯泡和电压表位置对调后闭合开关,此时灯泡(填“会”或“不会”)发光。

6.＜ 会 【解析】由图可知,闭合开关,灯泡发光时,灯泡、定值电阻、发光二极管串联,电压表测量灯泡与发光二极管两端的总电压,发光二极管正负极对调接入电路后,闭合开关,由发光二极管的单向导电性可知,此时电路相当于断路,电压表测量电源电压,串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压,所以$U_1＜U_2$。将灯泡和电压表位置对调后闭合开关,电路相当于灯泡与定值电阻的串联电路,灯泡会发光。

7[2025河南平顶山期末,中]如图所示的电路电源电压不变,$R_1$为定值电阻,$R_2$为滑动变阻器。闭合开关$S$,$R_2$的滑片$P$在某一端点时,电流表和电压表的示数分别为$0.2\ \mathrm{A}$和$3\ \mathrm{V}$;移动滑片$P$到某位置,电流表和电压表的示数分别变化了$0.3\ \mathrm{A}$和$1.5\ \mathrm{V}$,则电源电压为V。

7.4 【解析】由图可知,$R_1$与$R_2$串联,电压表测$R_2$两端的电压,电流表测电路中的电流;由题意可知,$R_2$的滑片P在某一端点时,电流表和电压表的示数分别为0.2 A和3 V,电压表的示数不为0,所以此时滑片应位于最右端,即此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,$R_2$的最大阻值为$R_{2大}=\frac{U_{2大}}{I_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$,当滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电源电压$U=I_1R_1+U_{2大}=0.2\ \mathrm{A}× R_1+3\ \mathrm{V}$①,滑片移动到某位置只能是向左移动到某位置,减小了变阻器接入电路中的电阻,此时电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知电压表的示数变小,由电流表和电压表的示数分别变化了0.3 A和1.5 V可知,此时电路中的电流$I_2=0.5\ \mathrm{A}$,电压表的示数$U_2=1.5\ \mathrm{V}$,则电源电压$U=I_2R_1+U_2=0.5\ \mathrm{A}× R_1+1.5\ \mathrm{V}$②,由①②可得$R_1=5\ \Omega$,$U=4\ \mathrm{V}$。

8[2025江苏南京期中,中]如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“6 V 0.5 A”(灯泡电阻不变),灯泡的电阻为Ω。当开关S、S₁、S₂闭合,滑片P从b端滑到中点时,电压表示数(填“变大”“变小”或“不变”),当仅闭合开关S,滑片P从b端滑到某一位置时,变阻器接入电路的阻值减小了6 Ω,电流表的示数变化了0.1 A,灯泡恰好正常发光,此时电路中的电流为A,滑动变阻器的最大阻值是Ω。

8.12 不变 0.5 18 【解析】灯泡的电阻$R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$。当开关S、S₁、S₂闭合时,灯泡短路,$R_0$和滑动变阻器并联,电压表测量电源电压,滑片P从b端滑到中点时,由于电源电压不变,所以电压表示数不变。当仅闭合开关S时,灯泡与滑动变阻器串联,由于滑片P从b端滑到某一位置时,变阻器接入电路的阻值减小了6 Ω,则滑片滑到某位置时$R_{ap}=R_{ab}-6\ \Omega$,电路中电流增大了,使得灯泡正常发光,此时电路中的电流$I=0.5\ \mathrm{A}$,滑片在b端时电路中的电流$I'=I-0.1\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{A}-0.1\ \mathrm{A}=0.4\ \mathrm{A}$,电源电压不变,由串联电路的特点和欧姆定律知$U=I'(R_\mathrm{L}+R_{ab})=I(R_\mathrm{L}+R_{ap})$,即$0.4\ \mathrm{A}×(12\ \Omega+R_{ab})=0.5\ \mathrm{A}×(12\ \Omega+R_{ab}-6\ \Omega)$,解得$R_{ab}=18\ \Omega$,即滑动变阻器的最大阻值是18 Ω。

三、实验探究题(每小题18分,共36分)
9[2025江苏南通中考节选,中]灯泡标有“2.5 V 0.3 A”字样,在测量其电阻大小的实验中,小军
设计了如图甲所示的电路,电源电压为3 V保持不变,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。

(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。
(2)闭合开关前,滑片应位于最端。
(3)移动滑片,灯泡发出微弱的光,此时电压表示数为0.6 V,电流表示数如图乙,灯泡电阻为 Ω。继续移动滑片,使灯泡正常发光,此时灯泡电阻约为 Ω。(均保留一位小数)
(4)小军分析实验数据,发现灯泡电阻是变化的。他想较准确估测灯泡未通电时的电阻,于是设计了以下三个方案。
方案一:闭合开关,移动滑片至灯泡即将发光,测出此时灯泡电阻$R_1$。
方案二:闭合开关,移动滑片至阻值最大端,测出此时灯泡电阻$R_2$。
方案三:完成方案一和方案二中的测量,算出$R_1$、$R_2$的平均值。
你认为最合理的是方案,理由是。

9.(1)如图所示 (2)右 (3)3.3 8.3 (4)二 滑动变阻器的滑片移动至阻值最大端时,灯泡两端的电压、通过灯泡的电流均最小,灯丝温度最低,测量的灯泡的电阻更接近未通电时灯泡的电阻。【解析】(1)滑动变阻器要“一上一下”连入电路,灯泡的额定电流为0.3 A,电流表应选用0~0.6 A的量程接入电路,如答案图所示。(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处,即最右端。(3)由图乙可知,电流表选用的是0~0.6 A的量程,分度值为0.02 A,示数为0.18 A,灯泡电阻为$R=\frac{U}{I}=\frac{0.6\ \mathrm{V}}{0.18\ \mathrm{A}}\approx3.3\ \Omega$。继续移动滑片,使灯泡正常发光,此时灯泡两端的电压$U'=U_\mathrm{额}=2.5\ \mathrm{V}$,通过灯泡的电流$I'=I_\mathrm{额}=0.3\ \mathrm{A}$,此时灯泡的电阻$R'=\frac{U'}{I'}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}\approx8.3\ \Omega$。(4)灯泡的电阻受温度的影响,灯泡未通电时电阻较小,通电后,随着两端的电压变大,通过灯泡的电流变大,灯丝温度升高,电阻变大。为了较准确地估测灯泡未通电时的电阻,应该选用灯泡两端的电压、通过灯泡的电流均最小的方案,即方案二。估测灯泡未通电时的电阻不需要计算方案一和方案二中测出的电阻的平均值。所以最合理的是方案二,理由是滑动变阻器的滑片移动至阻值最大端时,灯泡两端的电压、通过灯泡的电流均最小,灯丝温度最低,测量的灯泡的电阻更接近未通电时灯泡的电阻。

10[2025四川遂宁中考,中]某实验小组利用以下器材探究电流与电阻的关系。
器材:学生电源;阻值分别为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的定值电阻;标有“$30\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器;电压表、电流表;开关及导线。

方法:控制变量法,控制定值电阻$R$两端电压为$2\ \mathrm{V}$。
步骤:(1)请根据图甲所示电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路图补充完整。
(2)将学生电源电压调至$6\ \mathrm{V}$,闭合开关后,发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在$R_P$或$R$上,则故障是。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片直到电压表示数为$2\ \mathrm{V}$,读出此时电流表的示数为$0.4\ \mathrm{A}$。
(4)断开开关,只将定值电阻由$5\ \Omega$更换为$10\ \Omega$。闭合开关,他们应该向(填“左”或“右”)端调节滑片,直至电压表示数仍为$2\ \mathrm{V}$。
(5)当换用$20\ \Omega$电阻后,发现无论怎样移动滑片,电压表示数始终无法达到$2\ \mathrm{V}$。请你帮他们解决问题,从下面两种方法中任选一种作答。
方法一:更换一个最大阻值至少为$\Omega$的滑动变阻器。
方法二:调节电源电压,使其最大不超$\mathrm{V}$。
(6)根据实验数据得出结论:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(7)他们完成探究实验后,想利用电流表和阻值为$R_0$的电阻,测量未知电阻$R_x$的阻值。他们设计的电路如图丙所示,并完成了下列实验步骤:
①闭合开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$,读出电流表示数为$I_1$;
②断开开关$\mathrm{S}_2$,读出电流表示数为$I_2$;
③未知电阻$R_x =$(用$R_0$、$I_1$和$I_2$表示)。

10.(1)如图所示 (2)$R_P$断路 (4)右 (5)40 5 (7)$\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$ 【解析】(1)根据图甲电路图,电压表应与定值电阻并联,实验中控制定值电阻R两端电压为2 V,故电压表选择0~3 V的量程,如答案图所示。(2)闭合开关后,电流表、电压表均无示数,电路可能出现断路。若故障只出现在$R_P$或R上,则可能是$R_P$断路,因为如果R断路,电压表会有示数(测电源电压),而现在两表均无示数,所以是$R_P$断路。(4)将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω,根据串联分压原理,定值电阻阻值增大,其两端电压会增大。要使定值电阻两端电压仍为2 V,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,即应向右端移动滑片。(5)方法一:根据串联分压原理,当$R=20\ \Omega$,电压表示数为2 V时,假设滑动变阻器接入电路的阻值为$R_\mathrm{滑大}$,则有$\frac{U_R}{U_\mathrm{滑}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}}=\frac{R}{R_\mathrm{滑大}}=\frac{20\ \Omega}{R_\mathrm{滑大}}$,解得$R_\mathrm{滑大}=40\ \Omega$,所以可以更换一个最大阻值至少为40 Ω的滑动变阻器。方法二:根据串联分压原理,当$R=20\ \Omega$,电压表示数为2 V,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即为30 Ω时,有$\frac{U_R}{U_{\mathrm{滑大}}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{U_\mathrm{大}-2\ \mathrm{V}}=\frac{R}{R_\mathrm{滑}}=\frac{20\ \Omega}{30\ \Omega}$,解得$U_\mathrm{大}=5\ \mathrm{V}$,所以可以调节电源电压,使其最大不超5 V。(7)①闭合开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$,此时$R_0$被短路,只有$R_x$接入电路,读出电流表示数为$I_1$,则电源电压$U=I_1R_x$;②断开开关$\mathrm{S}_2$,$R_0$与$R_x$串联,读出电流表示数为$I_2$,则电源电压$U=I_2R_x+I_2R_0$;③此时有$I_1R_x=I_2R_x+I_2R_0$,解得$R_x=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$。