题目内容

9.【探究名称】探究串联电路中电压的关系
【提出问题】串联电路中用电器两端电压与电源两端电压之间可能有什么规律?
【设计实验与进行实验】
(1)如图所示,是小明同学设计的两种实验电路图,选用三节新干电池当电源,最后经过讨论选定甲电路图,其优点是:调节滑动变阻器,可进行多次实验,避免偶然性.

(2)依照图甲连接电路时,开关必须断开,滑片P应置于最右端.
(3)接好电路后,闭合开关S,无论怎样移动滑片P,发现灯泡L亮但灯泡亮度不能改变,并且电压表V2示数始终为0,电路中存在的问题可能是滑动变阻器短路(或滑动变阻器上面两个接线柱同时接入电路).
【分析论证】排除电路故障之后,收集数据如下表:
由表中数据分析可得:串联电路中电源两端的电压等于各部分电路两端电压的总和.
【评估交流】
(1)闭合开关前,小明发现电压表指针如图丙所示,其原因是电压表指针未调零.
(2)完成实验序号1-3的过程中,滑片是由右向左(选填“由右向左”或“由左向右”)滑动.
 实验序号 灯泡两端电压Uab/V 滑动变阻器两端电压Ubc/V电源两端电压Uac/V
 1 0.8 3.7 4.5
 2 1.9 2.5 4.4
 3 2.9 1.6 4.5

分析 【设计实验与进行实验】
(1)为得出普遍结论,应进行多次实验,测出多组实验数据,分析图示电路图,找出能进行多次测量的实验电路;
(2)连接电路时,为了防止连线错误而烧坏电路元件,应断开开关;为了保护电路,滑片应置于阻值最大处;
(3)根据灯泡的发光情况和电表示数即可判断电路中存在的问题;
【分析论证】
分析表中实验数据,根据表中实验数据得出结论;
【评估交流】
(1)由图知,电流表指针没有指在零刻度线上,使用电流表前应对电流表进行机械调零,使指针指在零刻度线上;
(2)根据灯泡和滑动变阻器两端电压的变化情况,并结合串联分压知识即可判断滑片的移动方向.

解答 解:【设计实验与进行实验】
(1)由图示电路可知,在图甲所示电路中,灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片,可以进行多次实验,测出多组实验数据;而图乙所示电路中,两灯泡串联,只能进行一次实验,只能测一组实验数据;因此应选择图甲所示电路进行实验.
(2)依照图甲连接电路时,开关必须断开,滑片P应置于最右端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大.
(3)闭合开关S,无论怎样移动滑片P,发现灯泡L亮但灯泡亮度不能改变,说明电路是通路;
电压表V2示数始终为0,说明与电压表V2并联部分短路(或滑动变阻器上面两个接线柱同时接入电路).
【分析论证】
第1次实验:Uab+Ubc=0.8V+3.7V=4.5V=Uac;
同理可得,第2、3次实验有:Uab+Ubc=Uac;
由表中数据分析可得:串联电路中,电源两端的电压等于各部分电路两端电压的总和.
【评估交流】
(1)闭合开关前,由图丙可知,电压表的指针位于零刻度线左侧,即电压表指针没有调零.
(2)由表中数据可知,在完成实验序号1-3的过程中,灯泡两端电压Uab在增大,滑动变阻器两端电压Ubc在减小;根据串联分压知识可知,滑动变阻器接入电路的阻值在减小,由图甲可知,滑片是由右向左滑动的.
故答案为:【设计实验与进行实验】
(1)调节滑动变阻器,可进行多次实验,避免偶然性;
(2)断开;右;
(3)滑动变阻器短路(或滑动变阻器上面两个接线柱同时接入电路);
【分析论证】
电源两端的电压等于各部分电路两端电压的总和;
【评估交流】
(1)电压表指针未调零;
(2)由右向左.

点评 本题考查了实验电路选择、实验注意事项、电路故障分析、实验分析与评价等问题;为得出普遍结论,应进行多次实验、测出多组实验数据,因此所设计的实验电路应能进行多次测量,据此选择实验电路.

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