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右
保护
改变电路中的电流和灯泡两端的电压
0.81
左
1.292
连接电路时，开关未断开
滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处
灯泡断路
灯泡短路
电能表
秒表

【分析】
首先，根据磁体外部磁感线“从N极出发，回到S极”的特点，结合右侧磁体的N极，可判断通电螺线管右端为S极，因此磁感线方向是从右侧N极指向螺线管的S极；接着，利用安培定则（右手握住螺线管，大拇指指向螺线管N极，四指指向为电流方向）确定螺线管的电流方向，进而判断电源正负极。
【解析】
1. 标注磁感线方向：在磁体外部，磁感线从N极指向S极，已知右侧磁体为N极，通电螺线管右端为S极，因此磁感线箭头指向螺线管右端（从右侧N极指向螺线管）。
2. 判断螺线管磁极：由磁感线的走向可知，通电螺线管与右侧N极相互吸引，故螺线管右端为S极，左端为N极。
3. 确定电源正负极：根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极（左端），四指弯曲方向为电流方向，由此可知电流从螺线管右端流入、左端流出，因此电源右端为“+”极，左端为“-”极。
【答案】
磁感线箭头指向通电螺线管右端（从右侧磁体N极指向螺线管S极）；电源左端标“-”，右端标“+”（标注结果如参考答案图所示）。
【知识点】
磁感线方向判断、安培定则、磁极间相互作用
【点评】
本题是电磁学基础综合题，需结合磁感线特点、磁极间相互作用和安培定则逐步推导，考查对电磁学基本规律的理解与应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题是“测定灯泡的功率”的实验综合题，需结合伏安法测功率的原理，从电路连接、实验操作、功率计算、故障分析及特殊实验设计等角度逐一分析：
1. 第(1)题：测灯泡功率采用伏安法，电压表需并联在灯泡两端（因灯泡额定电压3.8V，选0~15V量程），电流表串联在电路中，滑动变阻器遵循“一上一下”接线原则；电路图需根据实物连接，用标准电路符号绘制出电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联，电压表并联在灯泡两端的电路。
2. 第(2)题：开关闭合前，滑片应移到滑动变阻器最大阻值端，目的是保护电路；实验过程中，滑动变阻器可通过改变自身接入电阻，调节电路电流和灯泡两端电压，实现测量不同电压下灯泡的功率。
3. 第(3)题：实际功率可根据公式$P=UI$直接计算；当前灯泡电压小于额定电压，需减小滑动变阻器接入电阻以增大灯泡分压，故滑片向左移动；结合电流表读数和额定电压，即可算出额定功率。
4. 第(4)题：连接导线后灯泡立即亮且烧坏，说明连接电路时开关未断开，且滑片未置于最大阻值处；故障分析需结合电表示数判断：电流为0、电压表示数接近电源电压，说明灯泡断路；电流表有示数、电压表示数为0，说明灯泡短路。
5. 第(5)题：电源电压6V，灯泡额定电压3.8V，滑动变阻器两端电压为2.2V（在0~3V量程内），故可将电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑片使电压表示数为2.2V，此时灯泡正常发光，读取电流计算额定功率。
6. 第(6)题：家庭中无专业电表，可利用电能表测消耗的电能，秒表测工作时间，通过$P=\frac{W}{t}$计算灯泡功率。
【解析】
(1) 实物电路连接：将电压表的“15V”接线柱与灯泡的右接线柱相连，滑动变阻器的左下接线柱与灯泡的左接线柱相连（按“一上一下”原则完成滑动变阻器的剩余连接）；
电路图：在虚线框内，用标准电路符号画出电源，从电源正极出发依次连接开关、滑动变阻器、灯泡、电流表，回到电源负极，再将电压表并联在灯泡两端。
(2) 开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移到右端（此时滑动变阻器接入电路的电阻最大），这样做能对电路起保护作用；在实验过程中，滑动变阻器的另一个作用是改变电路中的电流和灯泡两端的电压，测量不同电压下灯泡的功率。
(3) 灯泡的实际功率：$P_{实}=U_{实}I_{实}=3V×0.27A=0.81W$；
要使灯泡正常发光，需增大灯泡两端电压至额定电压3.8V，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电阻，故向左调节滑片；
由图乙可知电流表示数为0.34A，小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=3.8V×0.34A=1.292W$。
(4) 实验中操作不当之处：① 连接电路时，开关未断开；② 滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处；
故障判断：开关闭合后，小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表示数接近电源电压，原因是灯泡断路；开关闭合后，灯泡不亮，电流表有示数，电压表示数为零，原因是灯泡短路。
(5) 操作：将电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为$6V - 3.8V = 2.2V$，此时灯泡正常发光，读出电流表的示数，根据$P=UI$计算灯泡的额定功率；
电路图：在虚线框内画出电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联，电压表并联在滑动变阻器两端的电路。
(6) 在家里测量白炽灯的电功率时，利用家庭中都有的电能表和秒表，通过测量灯泡工作一段时间消耗的电能和对应的时间，利用公式$P=\frac{W}{t}$计算电功率。
【答案】
(1) 实物连接和电路图如上述解析（或对应参考图）；
(2) 右；保护；改变电路中的电流和灯泡两端的电压；
(3) 0.81；左；1.292；
(4) 连接电路时，开关未断开；滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处；灯泡断路；灯泡短路；
(5) 电路图：将电压表并联在滑动变阻器两端（如参考图）；操作：调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.2V，此时灯泡正常发光，读取电流表示数计算额定功率；
(6) 电能表；秒表
【知识点】
伏安法测电功率；滑动变阻器的使用；电路故障分析
【点评】
本题全面覆盖“测定灯泡功率”实验的核心考点，从基础的电路连接、操作规范，到功率计算、故障判断，再到特殊情境下的实验设计，对学生的实验原理理解和实操能力要求较高，能有效考查学生对伏安法的综合应用能力。
【难度系数】
0.5
【分析】
1. 对于第(1)问，要探究导体产生的热量与电阻大小的关系，根据控制变量法，需要控制其他影响因素相同，串联电路中电流处处相等，且通电时间相同，所以串联可以控制电流和通电时间相同；同时，煤油的质量会影响其升高的温度，为了准确通过煤油升温反映产热多少，两瓶煤油的质量必须相等。
2. 第(2)问，思考水和煤油的差异，水的比热容远大于煤油，根据热量计算公式$Q=cm\Delta t$，相同质量的水和煤油吸收相同热量时，水升高的温度更小，实验现象不明显，不利于观察，所以不用水代替煤油。
3. 第(3)问，导体产生的热量无法直接观察，采用转换法，将产热多少转换为煤油升高的温度，所以通过观察温度计升高的温度，结合电阻大小，就能得出产热与电阻的关系。
【解析】
(1) 串联电路中电流处处相等，且两导体通电时间相同，因此将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路，是为了控制电流（和通电时间）相同；为了确保煤油升高的温度只由导体产热多少决定，两个烧瓶中所盛煤油的质量应该相等。
(2) 由$Q=cm\Delta t$可知，在质量和吸收热量相同的情况下，比热容$c$越大，温度变化$\Delta t$越小。水的比热容比煤油大，吸收相同热量时，水升高的温度小，实验现象不明显，因此不用水代替煤油。
(3) 实验中通过转换法，将导体产生热量的多少转换为煤油升高的温度，所以通电一段时间后，根据铜丝和镍铬合金丝电阻的大小以及观察到的温度计升高的温度，可得：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。
【答案】
(1) 电流（和通电时间）；相等
(2) 水的比热容大，吸收相同热量时，升高的温度小，现象不明显
(3) 升高的温度
【知识点】
控制变量法；电流的热效应；转换法
【点评】
本题以电流热效应的探究实验为载体，考查了控制变量法和转换法的应用，同时涉及比热容对实验现象的影响，要求学生理解实验原理，掌握探究实验的核心方法。
【难度系数】
0.6
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