【分析】
这道题分为常规伏安法测定值电阻、创新法测小灯泡正常发光电阻两部分,解题思路如下:
1. 连线小问:要求滑片向B端移动时滑动变阻器接入电阻变大,说明接入的电阻丝长度随滑片向B移动而增加,因此滑动变阻器下接线柱要接A端,同时电压表选0~3V量程并联在待测电阻两端,匹配3V电源。
2. 故障分析:电流表几乎无示数说明电路大概率断路,电压表明显偏转说明电压表两端可连通到电源两极,因此断路位置在电压表并联的待测电阻处。
3. 电流表读数:先确定量程为0~0.6A,分度值0.02A,对应指针位置直接读数即可。
4. 定值电阻计算:通过多次测量取平均值减小误差,将每组数据算出的电阻求和后取平均,按要求保留一位小数。
5. 创新测电阻部分:利用两次控制电压表示数均为U额,结合串联电路规律、电源电压不变的特点,通过等效替代的思路推导得到灯泡正常发光的电阻表达式。
【解析】
(1) ① 按照要求将滑动变阻器A端下接线柱接入电路,电压表选用0~3V量程并联在Rx两端,完成电路连接。
② 闭合开关后电流表几乎不动,说明电路断路,电压表指针明显偏转,说明电压表两接线柱连通电源正负极,因此故障为定值电阻Rx断路。
③ 电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.2A刻度线,读数为0.2A。
④ 根据欧姆定律R=U/I,分别计算每组数据对应的电阻,取平均值后得到Rx≈8.1Ω。
(2) 该实验利用串联电路规律和电源电压不变的特点设计:
① 仅闭合S、S1时,灯泡L、R0、电阻箱R串联,调节R直到电压表示数为U额,此时灯泡正常发光,记录电阻箱阻值R1。
② 仅闭合S、S2时,调节R的阻值,使电压表示数仍为U额,记录电阻箱的阻值为R2。
③ 联立两次电源电压相等的等式,代入串联电路电流规律化简,最终得到RL= (R1/R2)R0。
【答案】

(1) ② 定值电阻$R_x$断路 ③ 0.2 ④ 8.1 (2) ① 电压表示数为$U_{\mathrm{额}}$ ② 调节$R$的阻值,使电压表示数仍为$U_{\mathrm{额}}$,记录电阻箱的阻值为$R_2$ ③ $\dfrac{R_1}{R_2}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻,电路故障分析,等效替代法测电阻
【点评】
本题前半部分是伏安法测电阻的基础考察,覆盖电路连线、故障判断、电表读数、数据处理的核心考点,难度较低;后半部分的创新实验脱离常规电表组合的测电阻思路,重点考察学生对串联电路规律和等效替代思想的灵活运用,有一定区分度,整体兼顾基础能力和思维拓展。
【难度系数】
0.65