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13. 为测量标有“3.8 V”字样的小灯泡正常发光时的电阻，小明设计了如图甲所示的电路，电源电压保持6 V不变.
(1)闭合开关前，小明观察到电流表指针如图乙所示，应该对电流表
(2)正确连接电路后闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为零，则电路故障可能是
(3)排除故障后继续实验，移动滑片P，使电压表示数分别为2 V、3.8 V、4.5 V，记录下对应的电流表示数分别为0.22 A、0.3 A、0.32 A，小灯泡正常发光时的电阻为
(4)小红认为有更精确的测量方案，她初步设计了如图丙所示的电路，请从滑动变阻器(20 Ω 1 A)、电阻箱(最低倍率是×1)、电压表(0~3 V)中选择两个器材，并将它们的电路元件符号填入合适的虚线框中，帮助小红完成电路设计.
(1)闭合开关前，小明观察到电流表指针如图乙所示，应该对电流表
调零
.他发现图甲电路中有一根导线连接错误，请在该导线上画上“×”，并用笔画线代替导线正确连线.(2)正确连接电路后闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为零，则电路故障可能是
小灯泡短路
.(3)排除故障后继续实验，移动滑片P，使电压表示数分别为2 V、3.8 V、4.5 V，记录下对应的电流表示数分别为0.22 A、0.3 A、0.32 A，小灯泡正常发光时的电阻为
12.7
$\Omega$(保留1位小数).(4)小红认为有更精确的测量方案，她初步设计了如图丙所示的电路，请从滑动变阻器(20 Ω 1 A)、电阻箱(最低倍率是×1)、电压表(0~3 V)中选择两个器材，并将它们的电路元件符号填入合适的虚线框中，帮助小红完成电路设计.
答案
13. (1)调零 如图1所示(答案不唯一)
(2)小灯泡短路
(3)12.7
(4)如图2所示
解析:(1)闭合开关前,小明观察到电流表指针没有与“0”刻度线对齐,说明电流表使用前没有调零,故应该对电流表调零;在“测小灯泡正常发光时的电阻”实验中,小灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在小灯泡两端.(2)正确连接电路后闭合开关,移动滑片P,发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,说明电路是通路;电压表示数为零,说明与电压表并联的部分短路,则电路故障可能是小灯泡短路.(3)当小灯泡两端的电压为3.8 V时,通过小灯泡的电流为0.3 A,则小灯泡正常发光时的电阻$R=\dfrac{U_L}{I_L}=\dfrac{3.8\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}\approx12.7\ \Omega$.(4)电压表量程为0~3 V,小于小灯泡正常发光时两端的电压,为了更精确地测量,可将电压表并联在滑动变阻器(电阻箱不能连续地改变阻值,故不选择)的两端,因为电源电压为6 V,则当滑动变阻器两端电压为$6\ \mathrm{V}-3.8\ \mathrm{V}=2.2\ \mathrm{V}$时,小灯泡恰好正常发光,故三个器材中应选择滑动变阻器和电压表,电路图如答图乙所示.
解析
【分析】
我们可以分小问逐步梳理解题思路：
1. 第(1)问：闭合开关前电流表指针没有对准零刻度线，按照电流表的使用规范，首先需要进行调零操作。接下来对照伏安法测小灯泡电阻的正确电路逻辑：滑动变阻器、小灯泡、电流表三者串联，电压表并联在小灯泡两端，找出图甲中连接错误的导线，修改连线即可。
2. 第(2)问：电流表有示数说明整个电路是通路，不存在断路故障；小灯泡不亮、电压表示数为零，说明电压表被短路，也就是和电压表并联的小灯泡部分发生短路，完全匹配给出的故障现象。
3. 第(3)问：小灯泡正常发光时两端电压为额定电压3.8V，题目已经给出该状态下对应的电流是0.3A，直接代入欧姆定律R=U/I计算，结果保留1位小数即可。
4. 第(4)问：给出的电压表量程只有0~3V，直接测量3.8V的额定电压不仅量程不足，误差也大。结合电源电压为6V，根据串联电路分压规律，当滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V时，小灯泡两端电压恰好为3.8V正常发光，2.2V在0~3V量程范围内，因此选择滑动变阻器和电压表，将电压表并联在滑动变阻器两端，就能用小量程电压表更精准地完成实验。
【解析】
(1) 闭合开关前电流表指针未对齐零刻度线，需要对电流表进行调零；修正错误连线后，保证小灯泡、电流表、滑动变阻器串联，电压表并联在小灯泡两端，连线如参考图所示。
(2) 电路为通路、电流表有示数，小灯泡不发光且电压表示数为0，说明与电压表并联的小灯泡发生短路，此时电压表相当于测量短路导线的电压，示数为0，完全符合故障特征。
(3) 小灯泡正常发光时，额定电压$U_{额}=3.8\ \mathrm{V}$，对应额定电流$I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律计算：
$R=\dfrac{U_{额}}{I_{额}}=\dfrac{3.8\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}\approx12.7\ \Omega$
(4) 利用串联分压规律，将0~3V量程的电压表并联在滑动变阻器两端，当电压表示数为2.2V时，小灯泡两端电压恰好为额定电压3.8V，既利用小量程电压表提升了测量精度，也能准确判断小灯泡正常发光的状态，因此选择滑动变阻器和电压表完成电路设计，电路图如参考图所示。
【答案】
(1) 调零 如图1所示(答案不唯一)
(2) 小灯泡短路
(3) 12.7
(4) 如图2所示
【知识点】
电流表的使用、伏安法测电阻、串联分压规律
【点评】
本题是伏安法测小灯泡电阻的经典实验题，既覆盖了基础实验操作、电路故障判断、欧姆定律计算等核心考点，又设置了电压表量程不足的优化设计环节，考察学生对串联分压规律的灵活应用，易错点是第四问的电路设计，要注意滑动变阻器可以连续调节阻值，才能精准得到2.2V的分压值，不能选用无法连续调阻的电阻箱。
【难度系数】
0.6
我们可以分小问逐步梳理解题思路：
1. 第(1)问：闭合开关前电流表指针没有对准零刻度线，按照电流表的使用规范，首先需要进行调零操作。接下来对照伏安法测小灯泡电阻的正确电路逻辑：滑动变阻器、小灯泡、电流表三者串联，电压表并联在小灯泡两端，找出图甲中连接错误的导线，修改连线即可。
2. 第(2)问：电流表有示数说明整个电路是通路，不存在断路故障；小灯泡不亮、电压表示数为零，说明电压表被短路，也就是和电压表并联的小灯泡部分发生短路，完全匹配给出的故障现象。
3. 第(3)问：小灯泡正常发光时两端电压为额定电压3.8V，题目已经给出该状态下对应的电流是0.3A，直接代入欧姆定律R=U/I计算，结果保留1位小数即可。
4. 第(4)问：给出的电压表量程只有0~3V，直接测量3.8V的额定电压不仅量程不足，误差也大。结合电源电压为6V，根据串联电路分压规律，当滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V时，小灯泡两端电压恰好为3.8V正常发光，2.2V在0~3V量程范围内，因此选择滑动变阻器和电压表，将电压表并联在滑动变阻器两端，就能用小量程电压表更精准地完成实验。
【解析】
(1) 闭合开关前电流表指针未对齐零刻度线，需要对电流表进行调零；修正错误连线后，保证小灯泡、电流表、滑动变阻器串联，电压表并联在小灯泡两端，连线如参考图所示。
(2) 电路为通路、电流表有示数，小灯泡不发光且电压表示数为0，说明与电压表并联的小灯泡发生短路，此时电压表相当于测量短路导线的电压，示数为0，完全符合故障特征。
(3) 小灯泡正常发光时，额定电压$U_{额}=3.8\ \mathrm{V}$，对应额定电流$I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律计算：
$R=\dfrac{U_{额}}{I_{额}}=\dfrac{3.8\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}\approx12.7\ \Omega$
(4) 利用串联分压规律，将0~3V量程的电压表并联在滑动变阻器两端，当电压表示数为2.2V时，小灯泡两端电压恰好为额定电压3.8V，既利用小量程电压表提升了测量精度，也能准确判断小灯泡正常发光的状态，因此选择滑动变阻器和电压表完成电路设计，电路图如参考图所示。
【答案】
(1) 调零 如图1所示(答案不唯一)
(2) 小灯泡短路
(3) 12.7
(4) 如图2所示
【知识点】
电流表的使用、伏安法测电阻、串联分压规律
【点评】
本题是伏安法测小灯泡电阻的经典实验题，既覆盖了基础实验操作、电路故障判断、欧姆定律计算等核心考点，又设置了电压表量程不足的优化设计环节，考察学生对串联分压规律的灵活应用，易错点是第四问的电路设计，要注意滑动变阻器可以连续调节阻值，才能精准得到2.2V的分压值，不能选用无法连续调阻的电阻箱。
【难度系数】
0.6
