Question

7．小明和小华用小灯泡做串并联电路的实验：
（一）小明在“研究串联电路特点”的实验中，将一个小灯泡L和一个LED灯串联后接入如图甲的电路，闭合开关S₁，发现LED灯亮而小灯泡L不亮，针对这种现象，同学们提出了以下猜想：

猜想一：小灯泡L处发生短路；
猜想二：LED灯电阻很大，导致电路电流很小．
为了验证实验猜想，小明同学进行如下实验：
实验一：在图甲电路中，将一根导线并联在LED灯的两端，闭合开关S，根据观察的现象否定了猜想一；
实验二：按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量，闭合开关S₁，一次移动滑动变阻器的滑片，获得多组数据如表，经分析，结果支持猜想二．

次数	电压/V	电流/mA	电阻/Ω
1	1.4	12	116.7
2	1.6	14	114.3
3	1.8	16	112.5

（1）“实验一”中．观察到的现象是小灯泡L发光．
（2）“实验二”中，某次测量时电压表示数如图丙所示，此时电压表示数为2.3V．
（3）在实验二测定LED灯电阻的过程中，滑动变阻器的滑片应向b端滑动．
（二）小华针对“在家庭电路中，离金湖线距离不同的用电器两端的电压是否完全相同”的问题进行探究．
（1）首先设想用量程为0-15V的电压表，直接测量家庭电路上各用电器两端的电压，并进行比较，请问这个设想可行吗？不可行．原因是电压表的量程太小．
（2）然后利用如图2所示电路模拟家庭电路进行探究，所以导线选用电阻可以忽略不计的粗铜丝，结果应该是灯L₁、L₂两端的电压相等．
（3）最后在实际实验中，小华用滑动变阻器上的电阻丝代替了导线ab和cd，因电阻较大，发现规格完全相同的等L₁、L₂亮度不同．于是他依据“规格相同的电灯亮度不同，是由于电灯两端的电压不同，导线实际功率不同”并得出了：“如果导线的电阻较大，离进户线不同的电灯两端电压不同”的结论．

Answer 1

分析 一、（1）若小灯泡L处发生短路，当将一根导线并联在图甲电路中LED灯的两端时，灯泡不会发光；
（2）根据电压表所选量程，可知其分度值，结合指针位置可得出此时电压表示数；
（3）根据串联分压和欧姆定律分析；
二、（1）使用电压表测量某段电路两端电压时，被测电压不能超过电压表的量程；
（2）并联电路中，各支路两端的电压相等，据此分析；
（3）串联电路中，总电压等于各部分电路两端的电压之和，据此分析．

解答 解：一、（1）若小灯泡L处发生短路，当将一根导线并联在图甲电路中LED灯的两端时，电流流经导线，灯泡不会发光，但根据观察到的现象否定了猜想，说明小灯泡L发光；
（2）由图可知，电压表所选量程为0～3V，分度值为0.1V，则由指针位置可知此时电压表示数为2.3V；
（3）测定LED灯电阻，需要LED灯两端电压和流经LED灯电流的数值，猜想二：LED灯电阻很大导致电路电流很小，电流表不能显示读数，因此要减小滑动变阻器两端电压，即滑动变阻器的滑片向b端或右端移动．
二、（1）家庭电路的电压为220V，仅从量程考虑，0～15伏的电压表量程太小，不能用该电压表测量家用电器两端的电压；
（2）铜导线导线与灯泡串联，导线电阻很小，可忽略不计，两灯泡并联接入电路，所以两灯泡L₁和L₂两端的电压相等；
（3）导线由拆自旧滑动变阻器上的电阻丝，电阻较大，与灯泡串联接入电路，由串联电路的电压关系可知：U_电源=U_导线+U_灯泡，
与灯L₂串联的导线较长，所以与灯L₂串联的导线的电阻较大，根据串联电路的分压原理可知，与灯L₂串联的导线两端的电压较大，所以L₂两端的实际电压较小，小于L₁两端的电压；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，规格相同的电灯亮度不同，是由于电灯两端的实际电压不同，导致实际功率不同．
故答案为：
一、（1）小灯泡L发光；（2）2.3；（3）b；
二、（1）电压表的量程太小；（2）相等；（3）不同．

点评 此题是探究伏安法测电阻的实验，考查了电路的故障分析、电压表的读数、欧姆定律、串并联电路电压的关系、实际功率等多个知识点，难易程度适中．