Question

14．如图（甲）所示是小明“探究串联电路中电压的关系”的实验电路图．

（1）实验步骤
A．按图（甲）所示接好电路，闭合开关前，滑片P应置于右端．
B．滑片P移到适当位置，用电压表测出定值电阻R₀两端的电压U₁．
C．保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端的电压U₂．
D．保持滑片P不动，用电压表测出a、b两点之间的电压U．
E．移动滑片P的位置，重复步骤B、C、D两次．
（2）讨论交流
小明通过对实验数据分析，得到结论：串联电路中各个电阻两端的电压相等，总电压等于各个电阻两端电压之和．另一小组的小芳通过实验得到结论：串联电路中各个电阻两端的电压不相等，总电压等于各个电阻两端电压之和．
你认为小芳的结论更合理．理由是小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同，而小芳的不同．
（3）小明测电阻R₀两端的电压时，电压表示数如图（乙）所示，则此时R₀两端的电压为1.2V．
（4）小明按图（甲）所示接好电路，闭合开关S，无论怎样移动滑片P，灯泡都不亮，但电压表有读数，经检查：除灯L和定值电阻R₀外，其余都没有问题，则电路中存在的故障可能是灯泡L短路或R₀断路．为进一步确定故障，应将电压表接滑动变阻器R两端并观察电压表有无示数．

Answer 1

分析 （1）进行电学实验时，开关要断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处；探究串联电路电压的规律，用电压表分别测出各用电器两端的电压，然后分析数据得出结论．
（2）为了得出普遍规律，实验中要换用不同规格的用电器多次测量，小明实验中，定值电阻和小灯泡的阻值相同，容易得出串联电路各用电器电压相等的错误结论．
（3）电压表读数时，要看清量程和对应的分度值，根据指针的位置读数．
（4）电压表有示数，说明电压表和电源连接的部分电路无断路；为进一步判断故障，可以将电压表并联在滑动变阻两端，根据电压表示数情况判断故障原因．

解答 解：（1）A．实验中，开关闭合之前，要移动滑动变阻器的滑片，将滑动变阻器调到最大阻值处，即将滑片P置于右端；
C．用电压表测出了定值电阻R₀两端的电压U₁之后，应该保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端的电压U₂．
（2）小明的结论中“串联电路中各个电阻两端的电压相等”是不合理的，只有串联两个电阻的阻值相等时，才会得出这个结论，因此只是个特殊情况，不是普遍规律；应该像小芳那样，采用不同阻值的电阻进行实验，这样得出的结论才具有普遍性．
（3）电压表选用的是0～3V量程，分度值为0.1V，指针指在1V后面第2个小格上，因此读数为1.2V．
（4）由图可见，电压表与定值电阻R₀并联，灯泡不亮，电压表有读数，说明灯泡L短路或R₀断路；为进一步确定故障，应将电压表接在滑动变阻器R两端并观察电压表有无示数，如电压表有示数说明是灯泡L短路，如电压表无示数说明是电阻R₀断路．
故答案为：（1）右；保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端的电压U₂；（2）小芳；小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同，而小芳的不同；（3）1.2；（4）灯泡L短路或R₀断路；滑动变阻器R两端并观察电压表有无示数．

点评 研究并联电路电流的规律中，如果小灯泡的规格相同，会得出“并联电路，各支路电流相等”的错误结论；研究串联电路电压的规律中，如果小灯泡的规格相同，会得出“串联电路，各用电器两端电压相等”的错误结论．因此在实验中尽量选用不同规格的小灯泡，这样得出的结论才具有普遍性，才有说服力．