Question

21、在做“探究串联电路中的电压规律”的实验时，有多个灯泡可供选择，小明把两只灯泡L₁、L₂串联起来接到电源上，如下图所示：

（1）当分别把电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点时，闭合开关后测得的数据是：U_AB=0，U_BC=12V，U_AC=12V，则故障可能是

L₁短路，或L₂断路，或L₁短路同时L₂断路（任答对一种即可）

．
（2）故障排除后，实验正常进行，通过测量得到了两组实验数据如下表：

实验次数	AB间电压U1/V	BC间电压U2/V	AC间电压U3/V
1	4	8	12
2	6	6	12

分析两组实验数据，可得出：

串联电路中，总电压等于各部分电路两端的电压之和

．
（3）本实验设计你认为有什么不合理或可以改进的地方吗？若有，请加以说明（若是电路改进则填写在右边虚线框内）．

Answer 1

分析：本题主要考查以下知识点：
（1）电压表的使用：电压表并联在被测电路的两端．
（2）用电压表分析故障的方法：对于串联电路来说，整个回路中的任何一个元件处于断开状态，电流也不能通过．若电压表的示数接近于电源电压，则电压表两接线柱之间的电阻极大，该部分处于开路状态．
（3）多次测量总结电压规律的方法：可以更换不同的灯泡进行多次测量；也可以改变电压进行多次测量；也可以通过调节滑动变阻器进行多次测量．

解答：解：（1）如果灯泡L₁短路，电路中只有灯泡L₂电压表相当于测量的电源电压，所以有U_AB=0，U_BC=12V，U_AC=12V；
如果灯泡L₁正常，灯泡L₂开路，电压表相当于测量的电源电压，所以有U_AB=0，U_BC=12V，U_AC=12V；
如果灯泡L₁短路，同时灯泡L₂开路，电压表相当于测量的电源电压，所以有U_AB=0，U_BC=12V，U_AC=12V．
综上所述可知导致该现象的原因是：灯泡L₁短路或L₂断路，或L₁短路同时L₂断路（任答对一种即可）
（2）由表中的实验数据可知4+8=12，6+6=12，所以可得结论为：串联电路中，总电压等于各部分电路两端的电压之和．
（3）本题原实验是通过更换不同的灯泡进行多次测量，实验过程较麻烦，可通过调节滑动变阻器进行多次测量，实验电路图如右图所示．

点评：（1）利用电压表示数判断电路故障，能否了解串联分压的特点（电路中电阻越大，电阻两端的电压越高）是解题的关键．
（2）通过实验数据分析实验结论时能否根据数据关系找到共同特点（如本题的电压之和相等）是解题的关键所在．