如图所示，电源电压恒定，小灯泡标有6V3W的字样。当开关S1-优题课

利用所学的知识，完成下面的电学试验。

（一 $)$ 探究电流与电压、电阻关系

（1）小霞连接了如图甲所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电源正确接入电路。

（2）连接好电路，用开关试触，发现电压表指针能转到右侧无刻度处，电流表指针几乎不动。故障原因可能是定值电阻发生　　（填“短路”或“断路）。

（3）排除故障后，正确进行实验，测得三组实验数据，如上表所示。分析表中数据，可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成　　。

试验次数	1	2	3
电压 $U / V$	1.0	2.0	3.0
电流 $I / A$	0.1	0.2	0.3

（4）小霞继续用图甲电路探究电流与电阻的关系。分别接入三个不同阻值的电阻，保持电源电压 $6 V$ 不变，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图乙所示图象并得出结论。

①实验中小霞选取的滑动变阻器是　　（填“ $60 Ω 0.5 A$ ”“ $30 Ω 1.0 A$ ”或“ $20 Ω 1.2 A$ ” $)$ 。结合所选的滑动变阻器，把三个定值电阻分别接入电路完成实验，电阻两端控制不变的电压最大是　　 $V$ 。

②把 $5 Ω$ 和 $20 Ω$ 的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，先后两次滑动变阻器的电功率之比是　　。

（二 $)$ 测量额定电流为 $0.5 A$ 小灯泡 $L_{1}$ 的额定功率

小霞选用了一只电压表，一个“ $6 V 3 W$ ”的小灯泡 $L_{2}$ ，设计了如图丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $12 V$ ，请完成下面实验步骤：

（1）如图丙所示，图中 $a$ 、 $b$ 处虚线框内，分别为电压表或开关 $S_{2}$ ，则在 $a$ 框内应是　　

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$ 、 $S_{1}$ ，断开开关 $S_{2}$ ，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为　　 $V$ ．此时小灯泡 $L_{1}$ 正常发光。

（3）再闭合开关 $S$ 、 $S_{2}$ ，断开 $S_{1}$ ，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，为　　 $V$ 。

（4）则小灯泡 $L_{1}$ 的额定功率为　　 $W$ 。

图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图，下表为其部分技术参数。 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且 $R_{2} = 3 R_{1}$ ， $S$ 为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关 $S$ 可实现“关”“低档”“高档”之间的切换（低档为小功率加热，高档为大功率加热）。

（1）求加湿器处于低挡位置时的发热功率；

（2）某次使用加温器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作 $30 \min$ 的图象，请计算加湿器在高档正常工作时消耗的电能。如果电阻 $R_{1}$ 在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少 $^{°} C$ ？ $[$ 计算结果保留整数，水的比热容为 $4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{°} C))$

（3）一天，芳芳断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低挡加热，发现家中如图丙所示的电能表的转盘在 $5 \min$ 内转了27圈，求此时电阻 $R_{2}$ 的实际加热功率是多少？

我市为了净化市区空气，环卫工人每天定时驾驶洒水车对市区道路洒水（如图）。下表是该洒水车的相关数据。已知水的密度为 $1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ ，请根据题意回答下列问题：

空车质量	水罐容积	装满水时车轮与地面的总接触面积	额定功率
$6 t$	$3 m^{3}$	$0.6 m^{2}$	$100 kW$

（1）该洒水车装满水时对地面的压强为多少？

（2）若水罐内有一漂浮的物体，浸入水中的体积为 $1.5 \times 10^{- 2} m^{3}$ ，则该物体受到的浮力和重力各为多大？

（3）该洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶 $2000 m$ 用时 $4 \min$ ，试计算此过程汽车所受到的牵引力大小。

如图甲所示，已知电源电压为 $60 V$ 且保持不变，电阻 $R_{1}$ 标有“ $35 V 245 W$ ”的字样， $R_{2}$ 是一个最大阻值为 $70 Ω$ 的滑动变阻器，电阻 $R_{3}$ 的额定电流为 $7 A$ （不计温度对电阻的影响）。求：

（1） $R_{1}$ 的阻值；

（2） $R_{1}$ 正常工作 $100 s$ 消耗的电能；

（3）闭合 $S$ ，当 $R_{2}$ 的阻值为 $R_{m}$ 时， $V_{1}$ 的示数为 $U_{1}$ ， $V_{2}$ 的示数为 $U_{2}$ ；当 $R_{2}$ 的阻值为 $R_{0}$ 时， $V_{1}$ 的示数为 $U'_{1}$ ， $V_{2}$ 的示数为 $U'_{2}$ ；已知 $U'_{1} = \frac{3}{4} U_{1}$ ， $U'_{2} = \frac{9}{10} U_{2}$ ， $U_{1} = \frac{4}{5} U_{2}$ ，求 $R_{3}$ 的阻值；

（4）在电路安全的前提下，小天同学用以上器材组成一个如乙图所示的电路：在 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 和 $R_{3}$ 中任选两个电阻分别连入电路的“ $AB$ ”和“ $CD$ ”处，组成不同的电路，在同一电路中两个电阻的功率之差如果超过 $200 W$ ，电路外的检测装置将自动报警，请通过计算和推导，判断哪些电路始终不会导致检测装置报警，哪些电路会导致检测装置报警，并计算报警时 $R_{2}$ 的取值范围。

如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在 $10 s$ 的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了 $1 m$ ，已知拉力 $F$ 为 $400 N$ ，建筑材料的重力 $G$ 为 $900 N$ ，求这个过程中：

（1）绳子自由端移动的距离；

（2）此滑轮组的机械效率；

（3）拉力 $F$ 的功率。