Question

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（请完成步骤中所缺内容）
A．按图所示接好电路，闭合开关前，滑片P应置于______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．______．
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______的结论更合理．理由是______．
（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______．为进一步确定故障，接下来的操作是（可以不受器材的限制）______．

Answer 1

解：（1）①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；
②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；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）右或电阻最大；
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）灯泡L短路或R₀断路；电压表接在滑动变阻器R两端并观察电压表有无示数．
（或把电流表接在电路中并观察电流表有无示数；或把导线接在R₀两端并观察灯泡的发光情况；或移动滑片观察电压表示数是否变化．）
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；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．
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．