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21223. （2020•交大附中•二模）小久利用电压恒为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡，10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，铭牌上标有“20Ω 1A”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。
（1）探究电流与电阻关系。
①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最       （填“左”或“右”）端。他将10Ω的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为4V读出电流表示数。保
持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向       （填“左”或“右”）端移动。
②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为4V，最多可以完成       次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成       。
（2）测量小灯泡额定功率。
①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为       V。
②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。
③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为       A，小灯泡的额定功率为       W。
（3）小久找来额定电压为2.5V的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为6V的电源和“20Ω 1A”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：
①闭合开关S、S₁、S₂，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为       V时，小灯泡正常发光。
②闭合开关S、S₁，断开S₂，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③       （填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为5V。
④小灯泡的额定功率P_额=       W． $德优题库$

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[解析]

解：（1）①为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即最右端；
将10Ω电阻换成20Ω电阻时，根据分压原理可知，电压表示数将增大，为保持电压表示数不变（应使电压表示数减小为原来的电压值），根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动，直到电压表示数为4V；
②根据串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的电压为：U_滑＝U﹣U_R＝6V﹣4V＝2V，
通过电路的最小电流为：I_最小＝

＝

＝0.1A，
定值电阻的最大值为R_最大＝

＝

＝40Ω，
所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻可以适用，故最多可以完成4次实验；
通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（2）①若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路，此时电压表有示数，且等于电源电压，为6V；
②分析实物图可知，变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，
电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡右侧连线改接到电压表的负接线柱，如下图所示：

③图丙中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
灯泡的额定功率为：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（3）①开关S、S₁闭合、S₂断开，调节滑动变阻器滑片，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压的规律知，使电压表示数为6V﹣2.5V＝3.5V时，灯泡正常发光；
②闭合开关S、S₁，断开S₂，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③闭合开关S、S₂，断开S₁，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，读出电压表的示数为5V，此时电压表的示数为“闭合开关S、S₁，断开S₂”时的2倍，由图知这两次电路的连接不变，电流大小不变，只是电压表的测量范围变化了，根据串联电路的分压作用知此时滑片在中间位置，即闭合开关S、S₁、S₂，滑动变阻器的滑片在中点处，即滑动变阻器的电阻为10Ω，
通过滑动变阻器的电流为：I＝