Question

8．小刚和小丽用如图1所示的器材探究串联电路的电压关系，用三节干电池串联做电源，两只小灯泡的规格不同．

（1）请用笔画线代替导线，连接实验电路．要求：L₁和L₂串联，电压表测量两灯串联后的总电压．
（2）小刚用电压表测量L₁两端的电压时，直接选用0～3V的量程，小丽说这样不行，规范的操作方法应该是选用大量程进行试触．

L1两端电压/V	L2两端电压/V	串联总电压/V
1.4	3.1	4.5

（3）他们在测量L₂两端的电压时，两灯突然熄灭，电压表示数变为0．小刚用电压表检测L₁两端的电压，示数为电源电压，由此判断出L₁出的故障是断路；L₂是短路还是正常的？小丽在原电路中又添加了一个电学器材，就检验出了结果，她的方法可能是用小灯泡与L₁并联，如果L₂发光，则L₂正常；若L₂不发光，则L₂短路．
（4）他们排除故障后继续实验，得出了上表所示的一组数据．为了得出串联电路电压关系的普遍规律，他们还应换用不同规格的灯泡多做几次实验．
（5）实验结束后，某同学在电路中增加了一个滑动变阻器，移动滑片后可以调节一只灯泡的亮度，另一只灯的亮度不变，电压表测量亮度变化的那只灯的电压，请在图2方框内设计实验电路图．

Answer 1

分析 （1）根据题意将开关和两灯逐个顺次连接即成串联，电压表测两灯总电压，应将电压表与两灯并联；
（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）两灯都熄灭，说明电路中有断路的地方，用电压表检测L₁两端的电压，示数为电源电压，说明电压表和电源两极连接的部分电路无断路，即L2不存在断路；
（4）实验中，为得出普遍规律，应换用不同规格器材进行多次测量；
（5）根据串联、并联电路的特点可知，两灯并联，滑动变阻器串联在其中的一条支路上．

解答 解：（1）由题L₁和L₂串联，根据电流流向，由电源正极→开关→L₂→L₁→电源负极，依次连接即成串联，电压表测两灯总电压，将电压表并联在两灯之间，电源由三节干电池组成，即电源电压4.5V，所以电压表使用0-15V量程并注意电压表的正负接线柱．如图3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，试触时应选用大量程，即先选用0～15V的量程，如果示数小于3V，再改用0～3V量程测量．
（3）两灯突然熄灭，说明电路中有断路的地方；电压表示数为零，说明L₂短路或者电压表和电源连接的部分“电压表--开关--电源--L₁”电路中出现了断路．判断L₂是短路还是正常的方法是：用小灯泡与L₁并联（或替换L₁），如果L₂发光，则L₂正常；若L₂不发光，则L₂短路；
（4）为了得出串联电路电压关系的普遍规律，换用不同规格的灯泡，多次测量；
（5）由题可知，两灯并联，滑动变阻器串联在其中一条支路上，电压表测这只灯泡的两端电压，如图4．

故答案为：（1）如图3；（2）选用大量程进行试触；（3）断路；用小灯泡与L₁并联，如果L₂发光，则L₂正常；若L₂不发光，则L₂短路；（4）换用不同规格的灯泡多做几次实验；（5）如图4．

点评 本题是一道实验题，考查了：连接电路图、实验操作、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．