Question

3．在做“探究串联电路中的电压规律”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，如图所示：
（1）当分别把电压表在图中AB两点、BC两点及AC两点时，闭合开关后测得的数据是：U_AB=0V，U_BC=12V，U_AC=12V，则故障可能是：灯泡L₁短路，或L₂断路，或L₁短路同时L₂断路；
（2）故障排除后，实验正常进行，通过测量得到了两组数据如表：

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）本次实验设计你认为不合理的是更换不同的灯泡进行多次实验，理由：实验操作麻烦．

Answer 1

分析 （1）用电压表分析故障的方法：若电压表示数为0，说明与电压表并联的用电器短路了，或者与电压表并联的用电器之外的电路存在断路故障；若电压表示数有示数，说明与电压表并联的部分电路存在断路故障．
闭合开关灯泡不亮，原因有两个：断路或短路．已知两灯串联都不亮，所以不可能是一灯短路，只能是断路．
（2）串联电路中，总电压等于各部分电路两端的电压之和．
（3）（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，则L₁两端电压为0V，即U_AB=0V；电路中只有灯泡L₂，L₂两端电压等于电源电压，所以有：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=0V，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=0V，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；
（2）故障排除后，测得U_AB=4V、U_BC=8V、U_AC=12V，于是得到结论：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：

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路两端的电压之和；
（3）更换不同的灯泡进行多次实验；实验操作麻烦．

点评 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．