Question

4．学习小组用如图所示的器材“探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”，用三节干电池串联做电源，两只小灯泡的规格不同．
（1）用笔画线代替导线，连接实验电路．要求用电压表测量两灯串联的总电压．
（2）一同学用电压表测量了L₁两端的电压时，直接选用0-3V的量程，另一名同学提出这样不行，你认为规范的操作方法是先选用0～15V的量程试触，如果示数小于3V，再改用0～3V量程测量．
（3）在测量L₂两端的电压时，两灯亮一下就突然熄灭，电压表示数为0V，一同学用电压表检测了L₁两端的电压，示数约等于4.5V，则L₁处的故障是灯泡L₁断路．另一名同学认为可能是L₂短路了．
（4）故障排除后，得出表中的一组实验数据．为了得出串联电路中用电器两端的电压与电源两端的电压的关系的普遍规律，你认为应该换用不同规格的器材（灯泡、电源）或加滑动变阻器，多次测量．

L1两端 电压/V	L2两端 电压/V	串联总 电压/V
2.0	2.5	4.5

Answer 1

分析 （1）两灯泡、开关、电源组成串联电路，电压表并联在两灯泡两端，连线时注意电压表正负接线柱不要接反．
（2）在不能估计被测电压大小的情况下，应选用电压表的大量程进行试触，通过指针的偏转角度确定选择的量程．
（3）两灯突然熄灭说明电路发生断路，电压表测L₂两端电压时，电压表示数为零，可能是L₂短路或L₂之外的电路存在断路；电压表测L₁电压时，电压表有示数且等于电源电压，说明此时电压表与电源两极相连接，L₁之外电路不存在断路；综合分析可知：电路故障是灯泡L₁断路．
（4）分析表中实验数据，得出结论；为了得出普遍规律，应更换不同的实验器材，进行多次测量．

解答 解：（1）两灯泡、开关、电源组成串联电路，电源由3节干电池，电源电压为1.5V×3=4.5V，因此电压表选择0～15V，电路图如下图所示：

（2）电流表和电压表在使用时，如不能估计测量值的大小，应采用试触法选择合适量程，即先选用0～15V的量程试测，如果示数小于3V，再改用0～3V量程测量．
（3）在测量L₂两端电压时，两灯突然熄灭，电压表示数变为0，用电压表检测L₁两端电压，电压表示数为电源电压，出现此故障的原因可能是：灯泡L₁断路；也有可能L₂短路，照成L₁电压过大烧坏L₁使得L₁断路；
（4）测出一组实验数据后，为了得出普遍规律，应换用不同规格的器材（灯泡、电源）或加滑动变阻器，多次测量．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）先选用0～15V的量程试触，如果示数小于3V，再改用0～3V量程测量；
（3）灯泡L₁断路；L₂短路、L₁断路；（4）换用不同规格的器材（灯泡、电源）或加滑动变阻器，多次测量．

点评 本题是一道实验题，考查了：连接电路图、电路故障分析、实验数据分析、实验方案改进等问题，涉及的内容较多；连接电路图时，要注意电压表正负接线柱不能接反，注意电压表量程的选择；为了使实验结论具有普遍性，应进行多次测量．