Question

探究串联电路中的电压规律：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=4.5V，U_AC=4.5V，则故障可能是________．
（2）故障排除后，实验正常进行，通过测量得到了三组实验数据如下表：

实验次数	AB间电压U1/V	BC间电压U2/V	AC间电压U3/V
1	2.0	2.5	4.5
2	2.4	2.1	4.5
3	1.9	2.6	4.5

分析两组实验数据，可得出：________．
（3）实验完成后，同组的小杨同学认为，每次操作都需要将电压表拆接至AB、BC、AC两端，太过繁琐，她认为只需进行两个简单的操作，如右图所示：①在测L₂两端的电压时，只需将电压表所接的B接点不动，只断开A接点，并改接到C接点上；②测总电压时，只需将电压表所接的A接点不动，只断开B接点，并改接到C接点上．聪明的小亮同学马上对她的方法给予了否定，他认为在进行操作①时，会出现________的问题，而在进行操作②时，会出现________的问题．

Answer 1

解：（1）如果灯泡L₁短路，则只有灯泡L₂接在电路中，电压表测量的电源电压，所以有U_AB=0，U_BC=4.5V，U_AC=4.5V；
如果灯泡L₁正常，灯泡L₂断路，电压表相当于测量的电源电压，所以有U_AB=0，U_BC=4.5V，U_AC=4.5V；
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=4.5V，U_AC=4.5V；
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）；
（2）由表中数据可知，U₃=U₁+U₂，故可得结论：串联电路中总电压等于各部分电压之和；
（3）①当电压表B点不动，只断开A点，并改接到C点上时，虽然电压表此时与L₂并联，但电压表的正负接线柱却是反的，闭合开关后，指针会反向偏转，所以不能测出L₂两端的电压；
②由表格数据可知，AB间电压U₁小于3V，电压表选0～3V的量程；电源的电压为4.5V，选0～15V的量程；将电压表所接的A接点不动，只断开B接点，并改接到C接点上时，虽然电压表测电源的电压，但已超出量程，指针会偏到右侧无刻度处．
故答案为：
（1）灯泡L₁短路（或L₂断路、或L₁短路同时L₂断路）；
（2）串联电路中总电压等于各部分电压之和；
（3）①指针反偏；
②指针偏到表盘右侧无刻度处．
分析：（1）电压表应与被测电路并联，如果电压表示数为零，可能与电压表并联的电路短路，或电压表并联电路之外电路存在断路；如果电压表示数较大，接近电源电压，说明电压表两接线柱与电源两极相连，电压表并联电路断路．分析表中实验数据，看两灯泡电压与串联电压间的关系，然后得出结论；
（2）分析AB、BC、AC间电压的关系得出结论；
（3）用电压表测电压时，选择合适的量程、电压表要与被测电路并联且电压表正负接线柱不要接反，据此分析答题．
点评：本题考查了电路故障的判断和电压表的正确使用等，重点考查了学生利用所学知识解决问题的能力，对学生的能力要求较高．