2023学年中考物理必考25个实验考学练实验21探究串并联电路电压规律的实验含解析.docx

实验二十一、探究串并联电路电压规律的实验 （一）串联电路电压规律 【提出问题】 串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系呢？ 【实验猜想】 ①串联电路中各部分电路两端的电压相等； 　　②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。 【实验器材】 两节干电池，六只小灯泡（其中第二次实验用的两只相同），1只电 压表，一只开关，导线若干。 【实验电路】 【实验步骤】 ①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。 ②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。 【实验记录】： 【数据分析】 从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1+U2=U。 【实验结论】 串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。 （二）探究并联电路电压规律 【提出问题】 并联电路两端的总电压跟各个支路两端电压有什么关系？ 【实验猜想】 ①并联电路各条支路两端的电压都相等； ②并联电路的总电压等于各条电路两端的电压之和。 【实验器材】 两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压 表，一只开关，导线若干。 【实验电路】 【实验步骤】 ①别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，C、D两点，E、F两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。 ②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。 【实验记录】 【数据分析 并联电路中各支路两端电压相等，等于总电压（电源电压）与灯泡的规格没有关系。 【实验结论】 并联电路中的总电压，等于各个支路两端的电压，各支路电压相等即：U= U1=U2。 【考点方向】 1、以上两种实验结论用到的探究方法是“归纳法”。 2、实验过程中全部测量完一次后，再更换不同规格的灯泡再次测量目的是什么？ 答：避免实验存在偶然性，使实验结论具有普遍性。 3、实验时发现在连接电路闭合开关前，发现电压表指针向逆时针偏转原因是什么？ 答：电压表正负接线柱接反。 4、连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中。 5、连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数。 6、用电压表探究串联电路电流规律得出的结论是：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。 7、闭合开关前，发现其中一个电表指针没有指在零刻度上，出现这种现象的原因是没调零。 8、闭合开关后，电压表指针示数较小，说明选择的量程偏大，为了使实验结果更准确，接下来他应该先断开开关，然后选用小量程； 9、该实验中小灯泡的作用是：用电器，防止出现电源短路。 10、读数时，要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，先断开开关，切断电源，再拆卸线路，整理好仪器；。 11、电压表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确。一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的三分之一到三分之二之间。 【创新母题】：如图甲所示的是小明探究“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      端，目的是为了。 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，其好处是：。 （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。 ①你认为    的结论更合理，理由是        ； ②小明按图示接好电路，闭合开关。无论怎样移动滑片，灯泡都不亮，但电压表有读数，经检查：除灯和定值电阻外，其余元件都没有问题，则电路中存在的故障可能是(请将两种可能填写完整)，为进一步确定故障，应将电压表接在。 （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     V。 （4）实验完成后，需要整理器材，应该先再拆除两端的导线。 （5）小明和小红得出结论所用到的实验探究方法是。 （6）在增加一个电流表的情况下，利用题中电路图还可以完成的实验是。 A.测量小灯泡的额定功率 B.探究电流与电阻的关系 【答案】 （1）右；保护电路；保持滑片P不动，电压表测出定值灯泡L两端的电压U2；多次测量获得多组数据可以避免实验的偶然性，使结论更具普遍性。 （2）①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； ②灯泡 短路或 断路;滑动变阻器 两端并观察电压表有无示数. （3）1.2；（4）断开开关；电源；（5）归纳法；（6）A; 【解析】 （1）按图甲所示接好电路，闭合开关前，滑片P应置于最右端，这样做的目的是保护电路；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；。B、C、D整个步骤要重复两次目的是为了得到普遍规律。 （2）①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；。 ②由图可见,电压表与定值电阻 并联,灯泡不亮,电压表有读数,说明灯泡 短路或 断路;为进一步确定故障,应将电压表接在滑动变阻器 两端并观察电压表有无示数,如电压表有示数说明是灯泡 短路,如电压表无示数说明是电阻 断路.  （3）该电压表选的是小量程，分度值是0.1V，所以此时电压表的示数是1.2V。 （4）实验完成后，为安全起见，应该先断开开关，然后先拆除电源两端的导线，再拆除其他的导线。 （5）通过实验获得多组数据进行观察和分析从而合理推出的结论属于归纳法。 （6）探究电流与电阻的关系需要保持电阻两端的电压不变，并且要更换不同阻值的电阻，因此需要增加不同规格的定值电阻，而测量小灯泡的功率，利用伏安法即可完成。因此选择A。 练习1：（2023年•邵阳）小芳在“探究串联电路电压特点”的实验中，连接好了的实物电路图如图甲所示，请你协助完成： （1）在方框内画出与图甲对应的电路图，并在电路图中标上L1、L2。 （2）在某次测量时，电压表的示数如图乙所示，此时灯L1两端的电压为　　V。 （3）闭合开关后，小芳发现L1、L2均不发光，电压表有示数且大小接近3V，则电路中出现的故障可能是L1发生了　　（选填“短路”或“断路”）。 （4）排除故障后，小芳在测量了灯L1两端的电压后，断开开关，然后将导线AE的A端松开，接到D接线柱上，测量灯L2两端的电压，这一做法会造成　　。 【答案】 （1）见下图；（2）1.9；（3）断路；（4）电压表的正负接线柱接反。 【解析】 (1)由实物图分析可知,两盏灯串联,开关控制整个电路,电压表测量灯泡L1两端电压，画出相应的电路图如下： (2)由图甲可知，电源由2节干电池串联组成，则电源电压大约3V，因此图乙电压表选用的是小量程，其分度值是0.1V，此时电压表的示数是1.9V。 (3)闭合开关S后,灯L1、L2均不发光,说明电路中可能有断路故障,而电压表的示数大小接近电源电压3V,说明此时电压表的正负接线柱与电源两极相连,故灯L1发生断路。 (4)如图,如果将AE导线的A端松开,接到D接线柱上来测量灯L2两端的电压，这样电流从电压表的“−”接线柱流入，从“+”接线柱流出了，即会造成电压表的正负接线柱接反。 练习2：（2023年•梧州）小明和小华同学在“探究串联电路电压的规律”实验中，都设计了如图甲所示的电路。 （1）连接电路前，小明发现电压表指针如图乙所示，接下来他要对电压表进行的操作是_____。 （2）小明根据图甲连接好电路，闭合开关后，发现电压表示数为零，若只有L1或L2中的一处发生故障，则故障可能是_____（写出一种即可）。 （3）排除故障后，小明完成了实验，并把数据记录在下表中。 UAB/V UBC/V UAC/V 1.4 1.4 2.8 分析实验数据得出两个实验结论： ①串联电路两端的电压_____各部分电路两端电压之和； ②串联电路中，各部分电路两端电压相等。 （4）实验结束后小明和小华互相交流，小华指出结论②是错误的，造成结论错误的原因 是_____，另外，小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是_____。 【答案】 （1）对电压表进行调零；（2）L2断路（或L1短路）；（3）等于；（4）选用相同规格的灯泡做实验；只测出了一组实验数据，实验次数太少，得出的实验结论具有偶然性和片面性。 【解析】 （1）由图知，连接电路前，在检查实验器材时发现电压表指针没有指在零刻度线上，则应对电压表进行调零，使指针指在零刻度线上； （2）由电路图知，两灯泡串联，电压表测灯泡L1两端的电压； 闭合开关S后，电压表示数为零，且只有L1或L2中的一处发生故障；若灯L1、L2均不亮，说明电路发生断路，而电压表没有示数，说明电压表的两端不能与电源连通，则是L2断路；若L2亮、L1不亮，而电压表没有示数，则可能是灯L1短路； （3）由表中实验数据可知，串联电路的总电压等于各部分电路电压之和。 （4）由实验数据可知，各部分电路两端电压相等，该结论是错误的，造成结论错误的原因是选用了规格相同的灯泡做实验； 由实验数据可知，只测出了一组实验数据，实验次数太少，得出的实验结论具有偶然性和片面性，为得出普遍结论，应改变灯泡的规格进行多次实验或改变电源电压进行多次实验。 练习3：（2023年•贵阳）实验小组完成了“探究串联电路电压规律”的实验后，得到“电源两端电压总大于各用电器两端电压之和”的结论，这与之前“电源两端电压等于各用电器两端电压之和”的猜想不符。老师引导同学们用如图甲所示的电路继续进行了深入探究： (1)测量电源及灯泡两端电压。电压表接在CD两点,是为了测量灯泡___的电压,闭合开关,电压表的示数(如图乙所示)是___V。 (2)测量电路中导线的电压。测出导线BC间的电压大约为0.05V,由此得知导线分压可能是造成结论与猜想不符的原因。为了能更明显地观察到导线分压的现象,应选择较___(选填：“粗”或“细”)的导线，原因是___。 (3)完成以上步骤后，他们准备测量开关两端的电压，你认为这一步骤是否有必要并说出你的理由：___。 【答案】 (1)L1；1.7； (2)细；在长度和材料相同时,横截面积越小电阻越大,分压大,更容易观察到实验现象； (3)有必要，开关容易接触不良，造成电阻变大，分压增多。 【解析】 (1)电压表接在CD两点,与灯泡L1并联,测量灯泡L1的电压； 闭合开关，电压表的量程为0∼3V，分度值为0.1V，则电压表的示数1.7V； (2)在长度和材料相同时，横截面积越小电阻越大，故为了能更明显地观察到导线分压的现象，需要选用较细的导线使导线的电阻大，分压多； (3)有必要，开关容易接触不良，造成电阻变大，分压增多，故有必要测量开关两端的电压。 练习4：(2017·成都)在“探究串联电路的电压”实验中，小涵同学设计了如图所示的电路。 (1)在连接电路中,开关应该处于___.(选填“闭合”或“断开”)状态。 (2)连接好电路闭合开