Question

1．如图甲所示是小明、小芳等同学“探究串联电路中电压的关系”的实验电路图
（1）实验步骤：
A．按图甲所示接好电路．
B．滑片P移到适当位置，用电压表测出定值电阻R₀两端的电压U₁．
C．保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端电压U₂．
D．保持滑片P不动，用电压表测出A、B两点之间的电压U．
E．移动滑片P的位置，重复步骤B、C、D两次．
（2）实验中，滑片P向左移动过程中，灯泡的亮度变亮（填“变量”、“变暗”、“不变”）．
（3）小明同学某次测得电阻R₀两端的电压如图丙所示，断开开关时，发现电压表如图乙所示，原因是实验前，电压表未调零．则此时R₀两端的电压为1.4V．
（4）小芳同学按图（甲）所示接好电路，闭合开关S，无论怎样移动滑片P，灯泡都不亮，但电压表有读数，经检查：除灯L和定值电阻R₀外，其余都没有问题，则电路中存在的故障可能是灯泡L短路或R₀断路．为进一步确定故障，应将电压表接R（填L或R）两端．
（5）讨论交流：纠正错误后，小明通过实验得到结论：串联电路中各个电器两端的电压相等，总电压等于各个电器两端电压之和；另一小组的小芳通过实验得到结论：串联电路中各个电阻两端的电压不相等，总电压等于各个电阻两端电压之和．你认为小芳的结论更合理．理由是小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同，而小芳的不同．

Answer 1

分析 （1）探究串联电路电压规律时，要测出总电压和每一个用电器两端的电压，然后寻找规律；
（2）由电路图可知，滑动变阻器R与定值电阻、灯泡L串联，滑片P向左移动过程中，接入电路中的电阻变小，据欧姆定律可知电路中电流的变化；
（3）从电压表的正确使用的角度分析即可解决；由于没有调零，所以在读数时，应将没有调零的那段位置也算上．
（4）灯不亮说明灯泡短路或某处断路，电压表有示数，说明电压表和电源连接的部分电路无断路；为进一步判断故障，可以将电压表并联在滑动变阻两端，根据电压表示数情况判断故障原因．
（5）为了得出普遍规律，实验中要换用不同规格的用电器多次测量，小明实验中，定值电阻和小灯泡的阻值相同，容易得出串联电路各用电器电压相等的错误结论．实验中要求所选器材规格不同，这样得到的结论具有一般性．

解答 解：（1）用电压表测出了定值电阻R₀两端的电压U₁之后，应该保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端的电压U₂．
（2）由电路图可知，滑动变阻器R与定值电阻、灯泡L串联，滑片P向左移动过程中，接入电路中的电阻变小，由I=$\frac{U}{R}$可得，电流变大，则小灯泡的亮度变亮；
（3）对于电压表，在使用前，应该先调零；在该题中，断开开关时，发现电压表不指示零刻度，即说明电压表使用前指针没有调零；
据题可知，由于电压表没有调零，所以比较图乙和图丙可知，电压表的指针偏转了14个小格，由于其分度值是0.1V，所以此时电压表的示数是U=14×0.1V=1.4V；
（4）由图可知，电压表与定值电阻R₀并联，灯泡不亮，电压表有读数，说明灯泡L短路或R₀断路；为进一步确定故障，应将电压表接在滑动变阻器R两端并观察电压表有无示数，如电压表有示数说明是灯泡L短路，如电压表无示数说明是电阻R₀断路．
（5）小明的结论中“串联电路中各个电阻两端的电压相等”是不合理的，只有串联两个电阻的阻值相等时，才会得出这个结论，因此只是特殊情况，不是普遍规律；应该像小芳那样，采用不同阻值的电阻进行实验，这样得出的结论才具有普遍性．
故答案为：（1）保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端电压U₂；
（2）变亮；
（3）实验前，电压表未调零；1.4；
（4）灯泡L短路或R₀断路；R；
（5）小芳；小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同，而小芳的不同．

点评 此题考查了实验操作的注意事项、故障分析等内容，解题时要围绕串联电路的电压规律去分析得出结论，需要注意的是在电学实验中，连接电路时开关都必须是断开的；实验中既要选择不同规格的用电器又要选择阻值不同的用电器，发现共同点，这样得出的结论才具有普遍性，才有说服力．