题目内容
19．电学实验考核时，提供如下器材：电压为6V电源、额定电压为2.5V的小灯泡、开关、规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器、未知电阻Rx，导线、阻值已知的定值电阻若干．要求小明只利用这些器材完成相关实验．（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，要求连好后闭合开关即可进行“测量小灯泡电功率”实验．
（2）连接电路后闭合开关，小明发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡短路（选填“断路”或“短路”）．
（3）排除故障后，移动滑片P使灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是0.6W．
（4）完成该实验后，要求继续探究“电流与电阻的关系”．小明将甲图中的小灯泡换成某定值电阻，并调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V不变，记录电流表的示数．当换接另一个定值电阻时，发现电压表的示数如图丙所示，接着他应将滑动变阻器向左（选填“左”或“右”）滑动，直至电压表示数达到2V为止．为能完成实验，他更换定值电阻的阻值不能大于25Ω．
（5）小明利用图甲实验电路测量未知电阻Rx的阻值，当他将Rx替换小灯泡接入电路时，突然发现电流表失灵．聪明的小明撤去电流表后，在不添加器材、不拆接电路的情况下，通过一步简单的操作测定了Rx的阻值．请你写出他的操作方法和计算Rx的表达式．
①操作方法：定值电阻Rx与变阻器串联，电压表与定值电阻Rx并联，滑片滑到b端最大阻值处时，读出电压表示数为Ux．
②Rx=$\frac{{U}_{x}}{6V-{U}_{x}}$×50Ω（用所测得的物理量的符号表示）．
分析 （1）本实验中，变阻器应一上一下串联接入电路中，电压表测灯泡两端电压，由灯泡额定电压确定电压表量程；
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数；灯泡短路，电流表有示数；
（3）电压表测灯泡电压，灯泡正常工作时，电压表示数为灯泡的额定电压，电流表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率；
（4）探究“电流与电阻的关系”时应保持电阻两端电压不变，由图可知电压表示数，根据串联电路分压原理确定滑片的移动方向；根据滑动变阻器的最大值确定定值电阻的最大值；
（5）没有电流表，使已知Rx与滑动变阻器串联，电路不能重组，要测出电源电压，把电压表与定值电阻Rx并联，可以把滑动变阻器滑到阻值为0，测电源电压，滑动变阻器滑到阻值最大，根据分压原理可计算出Rx的阻值．
解答 解：
（1）本实验中，变阻器应一上一下串联接入电路中，电压表测灯泡两端电压，灯泡额定电压2.5V，所以电压表应使用0-3V量程．如图所示：
（2）接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡短路；
（3）电压表测灯泡电压，灯泡正常工作时，电压表示数为灯泡的额定电压2.5V．
电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.24A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）探究“电流与电阻的关系”时应保持电阻两端电压不变，由图可知电压表示数为2.5V＞2V，应减小定值电阻两端电压，根据串联电路的分压原理，应将滑片左移，增大变阻器连入的阻值，以增大其分得电压，从而减小定值电阻两端电压；
电源电压为6V，所以U滑=U-UR=6V-2V=4V，
当变阻器连入阻值最大时，定值电阻的阻值也最大，由串联电路的分压原理有：
$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，即：$\frac{2V}{4V}$=$\frac{R}{50Ω}$，解得：R=25Ω；
（5）如图所示：
无电流表，定值电阻Rx与变阻器串联，电压表与定值电阻Rx并联，滑片在a端阻值为0时，电压表测电源电压U，滑片滑到b端最大阻值处时，电压表测定值电阻Rx两端电压Ux，
根据串联电路的分压原理有：
$\frac{{U}_{x}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{x}}{{R}_{滑}}$，即：$\frac{{U}_{x}}{6V-{U}_{x}}$=$\frac{{R}_{x}}{50Ω}$，
Rx=$\frac{{U}_{x}}{6V-{U}_{x}}$×50Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）短路；（3）0.6；（4）左；25；
（5）定值电阻Rx与变阻器串联，电压表与定值电阻Rx并联，滑片滑到b端最大阻值处时，读出电压表示数为Ux；$\frac{{U}_{x}}{6V-{U}_{x}}$×50Ω．
点评 本题考查了测功率、探究电流与电阻关系和特殊方法测电阻三个实验，综合性强，考查的知识点多，掌握各实验的原理或探究方法是关键．
名校课堂系列答案
| 动力F1/N | 动力臂L1/cm | 阻力F2/N | 阻力臂L2/cm |
| 0.6 | 10 | 0.2 |
如图所示，一块长方体橡皮，重为0.3N，它与桌面的接触面积是1×10-3m2，则它对桌面的压力是0.3N，它对桌面的压强是300Pa．若沿ab方向竖直向下切去一块，则剩余部分对桌面的压强为300Pa．猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关．
为了验证上述猜想是否正确，他找到了表所列9种规格的琴弦，因为音调高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验．
| 编号 | 材料 | 长度（cm） | 横截面积（mm2） |
| A | 铜 | 60 | 0.76 |
| B | 铜 | 60 | 0.89 |
| C | 铜 | 60 | 1.02 |
| D | 铜 | 80 | 0.76 |
| E | 铜 | 100 | 1.02 |
| F | 铜 | 100 | 0.76 |
| G | 铜 | 80 | 1.02 |
| H | 尼龙 | 80 | 1.02 |
| I | 尼龙 | 100 | 1.02 |
| J | 铜 |
（2）小惠想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦横截面积的关系，应选A、B、C（填写编号）的琴弦．
（3）小华认为：如果想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦的材料的关系，还要添加一根铜琴弦J，请写出它的长度为80cm和横截面积1.02mm2．
（4）在评估交流中，同学们一致认为采用三根（选填“两根”或“三根”）琴弦实验较合理．理由：实验次数较多得出的结论具有普遍性，得出结论比较可靠．
| A． | 在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 | |
| B． | 我们不敢大口地和热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 | |
| C． | 用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量 | |
| D． | 把零下10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加 |
如图甲所示是某实验小组同学探究“平面镜成像特点”的实验情景：