Question

3．小明与伙伴一起，研究串联电路中的相关物理规律．
（1）小明想探究串联电路的等效电阻大小与各串联电阻大小的关系．按图1连接好电路，若闭合开关后，发现电流表有示数，而电压表无示数，则故障原因可能是：C．
A．R₁断路   B．R₂断路  C．电压表断路  D．电源处断路
（2）排除故障后，依次测量出电路中的电流和各部分电压大小，记录在表格中，可以得出串联电路中的电阻大小关系为：R_总=R₁+R₂．

电流 I/A	电压 U1/V	电压 U2/V	电压 U总/V	电路中的电阻关系
0.3	1.5	3.0	4.5

（3）接着，他们想探究电路的总功率与两个串联电阻功率大小的关系，重新进行实验所测得的数据与上次相同，由此计算出一组功率数据．为了完善实验，他们找到一个电压为6V的蓄电池，更换到原电路中后，闭合开关，两表示数如图2．此时，电流表示数为0.4A，R₂的功率为1.6W．
（4）小明在读电流表示数时，观察到表头内部有小线圈和像磁极的东西，当有电流通过时线圈就会带动指针偏转，那么线圈偏转的可能原因是磁场对电流的作用（或通电线圈在磁场中受力转动）．

Answer 1

分析 （1）电流表串联在电路中，电流表有示数说明电路中串联的部分没有断路，电压表并联在电阻两端，电压表无示数，说明R₁短路或电压表本身出现了问题；
（2）根据公式R=$\frac{U}{I}$分别计算出电阻R₁、R₂以及R_总的大小进行比较即可；
（3）根据电流表、电压表读数的步骤：“先看量程，再看分度值，最后读数”即可读出图中电流表以及电压表的示数；电压表测量的是R₁两端的电压，再根据串联电路中电压的规律即可求得R₂两端的电压，最后根据P=UI即可求得R₂的功率；
（4）根据通电线圈在磁场中受力的作用来分析即可．

解答 解：（1）因为电流表串联在电路中，电流表有示数，所以，说明电路中串联的部分没有断路；
又知：电压表并联在电阻两端，电压表无示数，有两种可能，电压表并联的电阻短路后电压表本身断路，故选C．
（2）根据欧姆定律可知：R=$\frac{U}{I}$；
则R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{3.0V}{0.3A}$=10Ω，R_总=$\frac{{U}_{总}}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω；
则R_总=R₁+R₂．
（3）电流表选择的是0～0.6A的量程，分度值为0.02A，故该电流表的示数为0.4A．
电压表选择的量程是0～3V，分度值为0.1V，则该电压表的示数为2V；
则R₂两端电压为：U₂=U_总-U₁=6V-2V=4V；
根据P=UI可得：R₂的功率为P₂=U₂•I=4V×0.4A=1.6W．
（4）通电线圈在磁场中受力的作用，故有电流通过时线圈就会带动指针偏转．
故答案为：（1）C；
（2）R=R₁+R₂（或电路等效电阻的大小等于各串联电阻大小之和）；
（3）0.4；1.6；
（4）磁场对电流的作用（或通电线圈在磁场中受力转动）．

点评 此题是一道电学方面的综合题，考查了欧姆定律、电功率的计算、电压表及电流表的读数以及电路故障问题等．