Question

4．如图 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应置于最右端（选填“最左”或“最右”）；
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一定相等，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，具有偶然性，而小芳的不同．
（3）小明按图所示接好电路，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短路或定值电阻R₀断路．为进一步确定故障，可选用电流表串联入电路，如果电流表有示数，则故障是灯泡L短路．

Answer 1

分析 （1）①接好电路闭合开关关，要求把滑动变阻器调到阻值最大的位置，目的是保护电路；
②探究串联电路电压规律时，要测出总电压和每一个用电器两端的电压，然后寻找规律；
（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．实验中要求所选器材规格不同，这样得到的结论具有一般性；
（3）灯不亮说明灯泡短路或某处断路，电压表有示数，说明电压表和电源连接的部分电路无断路；电流表有示数，说明电路位通路．

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，即最右端；
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）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；
电流表接入电路后，有示数说明电路是通路，可排除定值电阻R₀断路的情况．
故答案为：（1）A、最右；C、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，具有偶然性，而小芳的不同．
（3）灯泡L短路；定值电阻R₀断路；灯泡L短路．

点评 考查了实验操作的注意事项、故障分析等内容，解题时要围绕串联电路的电压规律去分析得出结论，需要注意的是在电学实验中，连接电路时开关都必须是断开的；实验中既要选择不同规格的用电器又要选择阻值不同的用电器，发现共同点，这样得出的结论才具有普遍性，才有说服力．