【分析】
本题是“测量小灯泡电阻”的电学综合实验题,需分问题逐步分析:
1. 第(1)问:滑动变阻器滑片右移时灯泡变亮,说明接入电阻变小,需接右下接线柱;电压表测灯泡电压,选0~3V量程并联在灯泡两端,补画对应导线。
2. 第(2)问:闭合开关前滑片应在最大阻值处(左端);两电表无示数说明电路断路,电压表接滑动变阻器有示数、接开关无示数,故障为滑动变阻器断路。
3. 第(3)问:电流表用0~0.6A量程,读数0.3A;根据欧姆定律计算电阻。
4. 第(4)问:探究电流与电压关系需电阻定值,而灯丝电阻随温度变化,无法完成。
5. 第(5)问:探究电流与电阻关系时,控制定值电阻电压,利用串联分压规律计算最小预设电压。
【解析】
(1)滑动变阻器滑片右移灯泡变亮,说明接入电阻减小,故将滑动变阻器右下接线柱与开关右侧接线柱连接;电压表选0~3V量程,并联在小灯泡两端(补画导线如图所示)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片置于最大阻值处,即最左端;两电表无示数说明电路断路,电压表接滑动变阻器两端有示数(说明滑动变阻器外电路通路),接开关两端无示数,故故障为滑动变阻器断路。
(3)电流表量程0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.3A;小灯泡电阻$ R=\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}\approx8.3\Omega $。
(4)探究电流与电压的关系需保持电阻不变,而小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大,不是定值,因此无法完成该探究。
(5)探究电流与电阻的关系时,定值电阻两端电压$ U_{定} $,滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=6V-U_{定} $,根据串联分压规律$ \frac{U_{定}}{U_{滑}}=\frac{R_{定}}{R_{滑}} $,当$ R_{定}=20\Omega $、$ R_{滑最大}=60\Omega $时,$ U_{定} $最小,代入得$ \frac{U_{定}}{6V-U_{定}}=\frac{20\Omega}{60\Omega} $,解得$ U_{定}=1.5V $。
【答案】
(1)如图所示

(2)左;滑动变阻器断路 (3)0.3;8.3 (4)灯丝的电阻随温度的升高而增大,不是定值 (5)1.5
【知识点】
伏安法测电阻;欧姆定律;电路故障分析
【点评】
本题为电学实验综合题,全面考查伏安法测电阻的操作、电路故障分析、欧姆定律应用及探究电流与电压/电阻关系的实验条件,需学生掌握电学实验核心知识点,具备分析计算能力。
【难度系数】
0.6