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3. [2024 南京]从两只铭牌模糊的灯泡$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$上仅能看清分别标有“2.5 V”和“0.2 A”字样，现在要求测量它们正常发光时的电阻$R_{\mathrm{L}1}$和$R_{\mathrm{L}2}$。
（1）图甲是用“伏安法”测量$R_{\mathrm{L}1}$的实物电路，电源电压恒定。
① 图甲中有一根导线连接错误，在该导线上画“$×$”并改正。
② 改正电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到（$A/B$）端。
③ 闭合开关，电压表和电流表示数分别为$0.8\ \mathrm{V}$和$0.2\ \mathrm{A}$，移动滑片直到电压表示数为$2.5\ \mathrm{V}$，灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则$R_{\mathrm{L}1}=\_\_\_\_\_\varOmega$（保留1位小数）。从闭合开关到灯泡正常发光，灯泡电阻变化量的大小为$\Delta R_{1}$，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的大小为$\Delta R_{2}$，它们的大小关系是$\Delta R_{1}$（$＞/=/＜$）$\Delta R_{2}$。
（2）利用如图丙所示的电路可以测出$R_{\mathrm{L}2}$的大小，请将电表、滑动变阻器、电阻箱和灯泡的电路元件符号分别填在图中虚线框内，完成电路连接。
（1）图甲是用“伏安法”测量$R_{\mathrm{L}1}$的实物电路，电源电压恒定。
① 图甲中有一根导线连接错误，在该导线上画“$×$”并改正。
② 改正电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到（$A/B$）端。
③ 闭合开关，电压表和电流表示数分别为$0.8\ \mathrm{V}$和$0.2\ \mathrm{A}$，移动滑片直到电压表示数为$2.5\ \mathrm{V}$，灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则$R_{\mathrm{L}1}=\_\_\_\_\_\varOmega$（保留1位小数）。从闭合开关到灯泡正常发光，灯泡电阻变化量的大小为$\Delta R_{1}$，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的大小为$\Delta R_{2}$，它们的大小关系是$\Delta R_{1}$（$＞/=/＜$）$\Delta R_{2}$。
（2）利用如图丙所示的电路可以测出$R_{\mathrm{L}2}$的大小，请将电表、滑动变阻器、电阻箱和灯泡的电路元件符号分别填在图中虚线框内，完成电路连接。
答案
B
8.3
<
解析
【分析】
本题围绕伏安法测灯泡电阻展开，需分两部分分析：（1）测L₁电阻：①先判断电路连接错误，伏安法测灯泡电阻时电压表应并联在灯泡两端，据此找错导线；②闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处，结合滑动变阻器接线端确定滑片位置；③电流表读数后用欧姆定律算正常发光电阻，再通过闭合开关和正常发光时的电阻、滑动变阻器电阻变化，比较ΔR₁与ΔR₂的大小。（2）测L₂（额定电流0.2A）电阻：需设计电路，利用开关切换，结合滑动变阻器、电阻箱、电流表实现测量，确定各虚线框内元件。
【解析】
（1）① 图甲中错误导线为连接灯泡左接线柱与开关的导线，在该导线上画“×”，将其改接至电压表的负接线柱，使电压表并联在灯泡两端。② 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到最大阻值处，甲图中滑动变阻器接A端，故滑片移到B端。③ 电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A；灯泡正常发光时电压为2.5V，由欧姆定律得R_L1=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。闭合开关时，灯泡电压0.8V、电流0.2A，此时灯泡电阻R1=0.8V/0.2A=4Ω，ΔR1=8.3Ω-4Ω=4.3Ω；设电源电压为U，闭合开关时滑动变阻器电阻R滑1=(U-0.8V)/0.2A，正常发光时滑动变阻器电阻R滑2=(U-2.5V)/0.3A，代入U=0.2A×(4Ω+R滑1)=0.3A×(8.3Ω+R滑2)，计算得ΔR2=R滑1-R滑2＞4.3Ω，故ΔR1＜ΔR2。（2）丙图中，左虚线框填滑动变阻器，中上虚线框填电阻箱，中下虚线框填灯泡，右虚线框填电流表，通过开关S₁、S₂切换，分别调节电阻箱和滑动变阻器使电流为0.2A，完成测量。
【答案】
（1）① 改正后的电路（对应参考答案图）；② B；③ 8.3；＜；（2）丙图虚线框内元件：左框滑动变阻器，中上电阻箱，中下灯泡，右框电流表（对应参考答案图）
【知识点】
伏安法测电阻、滑动变阻器使用、欧姆定律应用
【点评】
本题考查伏安法测电阻的电路连接、滑动变阻器操作、欧姆定律计算及电路设计，需掌握电路故障判断、电表读数及串联电路规律，是中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5
本题围绕伏安法测灯泡电阻展开，需分两部分分析：（1）测L₁电阻：①先判断电路连接错误，伏安法测灯泡电阻时电压表应并联在灯泡两端，据此找错导线；②闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处，结合滑动变阻器接线端确定滑片位置；③电流表读数后用欧姆定律算正常发光电阻，再通过闭合开关和正常发光时的电阻、滑动变阻器电阻变化，比较ΔR₁与ΔR₂的大小。（2）测L₂（额定电流0.2A）电阻：需设计电路，利用开关切换，结合滑动变阻器、电阻箱、电流表实现测量，确定各虚线框内元件。
【解析】
（1）① 图甲中错误导线为连接灯泡左接线柱与开关的导线，在该导线上画“×”，将其改接至电压表的负接线柱，使电压表并联在灯泡两端。② 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到最大阻值处，甲图中滑动变阻器接A端，故滑片移到B端。③ 电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A；灯泡正常发光时电压为2.5V，由欧姆定律得R_L1=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。闭合开关时，灯泡电压0.8V、电流0.2A，此时灯泡电阻R1=0.8V/0.2A=4Ω，ΔR1=8.3Ω-4Ω=4.3Ω；设电源电压为U，闭合开关时滑动变阻器电阻R滑1=(U-0.8V)/0.2A，正常发光时滑动变阻器电阻R滑2=(U-2.5V)/0.3A，代入U=0.2A×(4Ω+R滑1)=0.3A×(8.3Ω+R滑2)，计算得ΔR2=R滑1-R滑2＞4.3Ω，故ΔR1＜ΔR2。（2）丙图中，左虚线框填滑动变阻器，中上虚线框填电阻箱，中下虚线框填灯泡，右虚线框填电流表，通过开关S₁、S₂切换，分别调节电阻箱和滑动变阻器使电流为0.2A，完成测量。
【答案】
（1）① 改正后的电路（对应参考答案图）；② B；③ 8.3；＜；（2）丙图虚线框内元件：左框滑动变阻器，中上电阻箱，中下灯泡，右框电流表（对应参考答案图）
【知识点】
伏安法测电阻、滑动变阻器使用、欧姆定律应用
【点评】
本题考查伏安法测电阻的电路连接、滑动变阻器操作、欧姆定律计算及电路设计，需掌握电路故障判断、电表读数及串联电路规律，是中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5
4. [2025 山西]2025 年春节,小明观看了某电影。该电影中,有人高呼:“冰不导电。”小明对此片段印象深刻,并产生疑问:冰真的不可以导电吗?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证。
答案
方案一 实验器材:电源、小灯泡、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察小灯泡是否发光。
实验结论:若小灯泡发光,说明冰可以导电;若小灯泡不发光,说明冰不可以导电。
方案二 实验器材:电源、电流表、定值电阻、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。
实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察电流表指针是否发生偏转。
实验结论:若电流表指针偏转,说明冰可以导电;若电流表指针不偏转,说明冰不可以导电。
解析
【分析】
要验证冰是否导电，核心是将冰接入电路，通过观察电路是否形成通路（即是否有电流通过）来判断。导电的物体是导体，接入电路后电路为通路，用电器会工作；不导电的是绝缘体，接入后电路为断路，用电器不工作。因此可通过两种常见的电路检测方式设计实验：一是用小灯泡的发光情况判断，二是用电流表的偏转情况判断，以此直观呈现冰的导电性。
【解析】
方案一：实验器材为电源、小灯泡、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关、若干导线。实验步骤：①按方案一的电路图连接器材；②闭合开关，观察小灯泡是否发光。若小灯泡发光，说明电路是通路，冰可以导电；若小灯泡不发光，说明电路断路，冰不可以导电。
方案二：实验器材为电源、电流表、定值电阻、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关、若干导线。实验步骤：①按方案二的电路图连接器材；②闭合开关，观察电流表指针是否偏转。若电流表指针偏转，说明电路有电流，冰可以导电；若电流表指针不偏转，说明电路无电流，冰不可以导电。
【答案】
方案一 实验器材:电源、小灯泡、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。
实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察小灯泡是否发光。
实验结论:若小灯泡发光,说明冰可以导电;若小灯泡不发光,说明冰不可以导电。
方案二 实验器材:电源、电流表、定值电阻、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。
实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察电流表指针是否发生偏转。
实验结论:若电流表指针偏转,说明冰可以导电;若电流表指针不偏转,说明冰不可以导电。
【知识点】
导体与绝缘体、电路通路判断
【点评】
本题为探究性实验设计题，利用转换法将冰的导电性转化为灯泡发光或电流表偏转的直观现象，原理清晰、操作简单，考查学生的实验设计与逻辑分析能力。
【难度系数】
0.5
要验证冰是否导电，核心是将冰接入电路，通过观察电路是否形成通路（即是否有电流通过）来判断。导电的物体是导体，接入电路后电路为通路，用电器会工作；不导电的是绝缘体，接入后电路为断路，用电器不工作。因此可通过两种常见的电路检测方式设计实验：一是用小灯泡的发光情况判断，二是用电流表的偏转情况判断，以此直观呈现冰的导电性。
【解析】
方案一：实验器材为电源、小灯泡、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关、若干导线。实验步骤：①按方案一的电路图连接器材；②闭合开关，观察小灯泡是否发光。若小灯泡发光，说明电路是通路，冰可以导电；若小灯泡不发光，说明电路断路，冰不可以导电。
方案二：实验器材为电源、电流表、定值电阻、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关、若干导线。实验步骤：①按方案二的电路图连接器材；②闭合开关，观察电流表指针是否偏转。若电流表指针偏转，说明电路有电流，冰可以导电；若电流表指针不偏转，说明电路无电流，冰不可以导电。
【答案】
方案一 实验器材:电源、小灯泡、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察小灯泡是否发光。
实验结论:若小灯泡发光,说明冰可以导电;若小灯泡不发光,说明冰不可以导电。
方案二 实验器材:电源、电流表、定值电阻、冻有两个铜片作接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。
实验步骤:① 按照设计的电路图连接各实验器材;② 闭合开关,观察电流表指针是否发生偏转。
实验结论:若电流表指针偏转,说明冰可以导电;若电流表指针不偏转,说明冰不可以导电。
【知识点】
导体与绝缘体、电路通路判断
【点评】
本题为探究性实验设计题，利用转换法将冰的导电性转化为灯泡发光或电流表偏转的直观现象，原理清晰、操作简单，考查学生的实验设计与逻辑分析能力。
【难度系数】
0.5
