Question

2．小明在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“0.3A”的字样，他想“测定小灯泡正常工作时的电阻”（灯泡的电阻大约是10Ω）．
（1）小明已连接了部分电路，请你用笔画线代替导线，在图甲中将电路连接完整．

（2）小明正确连接电路后，闭合开关，移动变阻器滑片时，发现两电表的示数和灯泡的亮度都同时变化，但两电表的示数总是比较小，灯泡的亮度也较弱．出现这种现象的原因是：电源电压过低．
（3）解决上述问题后，为测出小灯泡正常时工作的电阻，还需要进行的实验步骤是：调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.3A，此时电压表的示数如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻大小约为8.3Ω（保留一位小数）．
（4）实验结束，小明提出一个探究设想：利用上述实验器材来探究“并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系”．
①请帮他设计一个实验方案，将电路图画在图丙的虚线框中．
②在实验探究过程中，滑动变阻器不但可以改变电路中的电流，它还是电路中的一个电阻，但在移动滑片时要注意以下两点：观察电流表的示数，通过的电流不能超出电流表的量程；滑动变阻器连入电阻不能为0．

Answer 1

分析 （1）将电流表、滑动变阻器串联在电路中，根据额定电流确定电流表的量程，滑动变阻器要接一上一下；
（2）灯泡亮度较弱，说明电路电流太小，从I=$\frac{U}{R}$考虑，可能是电压太低，可能是电阻太大．
但是滑动变阻器滑片移动过程中，两表和灯泡亮度变化比较小，不是电阻大的原因．
（3）根据题意，要使灯泡正常发光，需使灯泡的电流等于其额定电流；
根据图乙读出电压表的示数，由R=$\frac{U}{I}$计算出小灯泡的电阻；
（4）探究并联电路中，干路电流与各支路电流关系时，必须设计成并联电路．
灯泡与滑动变阻器并联，滑动变阻器是可变电阻，移动滑片，改变支路电流，观察干路电流变化，滑动变阻器在移动滑片过程中不能阻值为0．

解答 解：（1）将电流表与灯泡串联，灯泡的额定电流为0.3A，可选择0～0.6A的量程；
由题意知，灯泡两端的额定电压大约为：U=IR=0.3A×10Ω=3V，所以电压表可选择0～3V的量程；
滑动变阻器串联在电路中，已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

（2）灯泡亮度较弱，电流太小．根据I=$\frac{U}{R}$知，电流小，可能电压小或电阻太大．
移动滑片过程中，电阻变化较大，两表和灯泡亮度变化不大，可见原因是电源电压太低．
（3）由题意知，灯泡的额定电流为0.3A，所以要使灯泡正常发光，应调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.3A；
电压表选小量程，由图乙知，电压表的示数为2.5V，所以小灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）①要探究并联电路干路电流与各支路电流关系时，灯泡与滑动变阻器组成并联电路，电流表在干路上，开关接在灯泡的支路上．如图．

闭合开关，移动滑片，滑动变阻器电压不变，电阻变化，电流变化，灯泡支路电流不变，观察干路电流表变化情况．
保持滑动变阻器的滑片不动，断开开关，滑动变阻器支路电流不变，灯泡支路减小为零，观察干路电流表变化情况．
②实验探究过程中，滑动变阻器不但可以改变电路中的电流，它还是电路中的一个电阻，移动滑片过程中，观察电流表的示数，通过的电流不能超出电流表的量程；注意滑动变阻器连入电阻不能为0，如果为0，电路短路，损坏电流表、电源等．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电源电压过低；
（3）调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.3A；8.3；
（4）①如图所示；②观察电流表的示数，通过的电流不能超出电流表的量程；滑动变阻器连入电阻不能为0．

点评 本题考查了电压表和电流表的正确使用、电路故障分析、欧姆定律的应用、设计探究并联电路干路电流和支路电流关系等，其中，设计电路是本题的难点．