Question

3．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电阻箱（电路图符号）一个、开关一个、定值电阻一个、导线若干．小明想利用实验桌上的器材，设计一个实验，证明：“在串联电路中，电路总电压等于各部分电压之和”．请根据上述要求，帮助小明补充必要的实验器材，画出实验电路图，并写出实验步骤．
（1）还必须补充的实验器材是：三只电压表．
（2）请你设计实验电路图：
（3）实验步骤：

Answer 1

分析 （1）因不知电源电压，故除了题目提供的器材以外，还需要3个电压表；此题提供了一个定值电阻和电阻箱，两个电压表来探究串联电路中电压的特点，故应将电阻箱看为一个定值电阻，与电阻R₁串联，两个电压表分别并联在其两端．
（2）电压表与被测用电器并联，闭合开关读出两个电压表的示数，看两个电压表的示数之和与电源电压的关系，再调节电阻箱接入电路中的阻值，得出多组数据，使得实验结论更具有说服力．

解答 解：
（1）还必须补充的实验器材是：三只电压表，分别测量电源电压、电阻箱和定值电阻的电压；
（2）将定值电阻与电阻箱串联，然后将三只电压表分别并联在电源、电阻箱、定值电阻的两端．如图所示． 

（3）电压表与被测用电器并联，闭合开关读出三个电压表的示数，看两个电压表的示数之和与电源电压的关系，再调节电阻箱接入电路中的阻值，得出多组数据，然后从实验数据得出实验结论．
具体步骤：①按电路图将电阻R₁和电阻箱及三只电压表接入电路中．
②闭合开关S，读出R₁两端的电压U₁和电阻箱R₂两端的电压U₂，电源电压U₃，将U₁、U₂、U₃记录在表格中．
③断开开关S，调节电阻箱接入电路的阻值，闭合开关S，读出R₁两端电压U₄和电阻箱两端的电压U₅，电源电压U₆，并将U₄、U₅、U₆记录在表格中．
④仿照步骤③，再分别改变四次电阻箱连入电路的电阻值，读出电阻R₁和R₂以及电源两端电压，分别记录在表格中．
故答案为：（1）电压；（2）见上图；
（3）①按电路图将电阻R₁和电阻箱及三只电压表接入电路中．
②闭合开关S，读出R₁两端的电压U₁和电阻箱R₂两端的电压U₂，电源电压U₃，将U₁、U₂、U₃记录在表格中．
③断开开关S，调节电阻箱接入电路的阻值，闭合开关S，读出R₁两端电压U₄和电阻箱两端的电压U₅，电源电压U₆，并将U₄、U₅、U₆记录在表格中．
④仿照步骤③，再分别改变四次电阻箱连入电路的电阻值，读出电阻R₁和R₂以及电源两端电压，分别记录在表格中．

点评 此题通过设计实验和作图考查了串联电路中总电压与每个用电器两端电压间关系，在探究的过程中来体会并会运用．