物理中考必考专题练习21 探究串并联电路电压规律的实验（解析版）

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：（2019•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：（2018•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/VUBC/VUAC/V,1.41.42.8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：（2018•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)连接好电路闭合开关后,她发现两只灯泡都不亮,且电压表示数为0,若只有L1或L2中的一处发生故障,则故障是___(选填“L1开路”、“L1短路”、“L2开路”、“L2短路”).,(3)故障排除后，小涵选用不同的灯泡，完成了三次实验，并记录了数据。分析下表中的数据。可得出的结论为：串联电路两端的电压___串联电路中各部分电路电压之和。为了得出更普遍的规律，应当进行多次实验。操作方法是：___.实验次数L1两端的电压/VL2两端的电压/V串联总电压/V11.41.42.821.21.62.831.11.72.8【答案】(1)断开；(2)L2开路；(3)等于；更换不同规格灯泡多次实验。【解析】(1)为了保护电路，连接电路时，开关应该处于断开状态；(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,灯L1、L2均不亮,且只有L1或L2中的一处发生故障,说明电路发生断路,若L1开路,L2通路,则电压表有示数;而电压表的没有示数,说明L1的两端不能与电源连通,故是L2开路；(3)由表中数据知：第一次实验1.4V+1.4V=2.8V；第二次实验1.2V+1.6V=2.8V；第三次实验1.1V+1.7V=2.8V，因此可以得出：串联电路两端的电压等于串联电路中各部分电路电压之和；为了得出更普遍的规律，应当进行多次实验。操作方法是：更换不同规格灯泡多次实验。练习5：（2017·扬州）在“探究串联电路电压的特点”活动中。(1)如图所示,连接电路时,至少需要_根导线;实验中应选择规格___(选填“相同”或“不同”)的小灯泡。(2)在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是___(填出一种即可)。(3)小芳保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压。她能否测出L2两端电压?___理由是___。(4)小明分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中，分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价：___，改进方法是___。,UAB/VUBC/VUAC/V2.61.84.4【答案】(1)6；不同；(2)L2断路(或L1短路)；(3)不能；电压表的正负接线柱接反了；(4)一次实验得出的结论具有偶然性；更换不同规格的灯泡进行多次实验。【解析】(1)由电路图可知，共需要接6根导线；为了避免实验的偶然性，使探究得出的结论具有普遍性，应该选取不同的小灯泡进行实验；(2)在测L1两端电压时,发现电压表示数为零,说明电路中可能出现了断路,若L1断路,则电压表串联在电路中测电源电压,有示数;若L2断路,则电压表无示数;还可能是L1短路，造成电压表也被短路而无示数；(3)测出L1两端的电压时,A与电压表的正接线柱相连;小芳保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,则会造成电流从负接线柱流入了,即电压表的正负接线柱接反了,故不能测出L2两端电压；(4)本实验只做了一次实验，而没有进行多次测量，只凭一组实验数据得出结论带有偶然性，不能得出普遍规律，故应更换不同规格的灯泡进行多次实验。练习6：小希用如图所示电路来探究串联电路的电压特点。实验次数UAB/VUBC/VUAC/V10.82.23.021.02.03.031.21.83.0(1)在拆接电路时，开关必须___.(2)实验中最好选择规格___(填“相同”或“不同”)的小灯泡。(3)用电压表分别测出A与B. B与C. A与C两点间的电压为UAB、UBC、UAC.经过多次实验,得到的数据记录在下表中。分析实验数据,你可得到串联电路的电压特点是___(用公式表示).(4)小希进行多次实验的主要目的是___(填序号)①寻找普遍规律   ②减小实验误差(5)测出L1两端的电压后,小希断开开关,准备拆下电压表,改接在B. C之间。小明认为这样做太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小明的办法是__(选填“正确”或“错误”)的，原因是___。,【答案】(1)断开；(2)不同；(3)UAC=UAB+UBC；(4)①；(5)错误；电压表正负极会接反。【解析】(1)为保护电路安全，在拆接电路时，开关必须断开。(2)探究串联电路的电压特点，为了寻找规律，必须换用不同规格的小灯泡进行多次实验，这样得出的规律才有说服力。(3)AB两点间的电压为L1两端的电压,BC两点间的电压为L2两端的电压，AC两点间的电压为电路两端的总电压。由表中的数据可以看出：第一次实验：UAC=3V,UAB+UBC=0.8V+2.2V=3V；第二次实验：UAC=3V,UAB+UBC=1.0V+2.0V=3V；第三次实验：UAC=3V,UAB+UBC=1.2V+1.8V=3V；因此可以得出：串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和,即UAC=UAB+UBC.(4)实验过程中，小希测量得到多组电压值的目的是：总结规律，避免结论的片面性。(5)在测L1两端的电压后,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,这样电压表正负接线柱接反,所以不能测出L2两端的电压。练习7：小兰同学对串联电路电压规律进行了探究：（1）根据电路图甲，用笔代替导线连接实物图乙。（2）如图甲所示闭合开关，发现L1不发光，L2比较亮，电压表示数为零，则小灯泡L1的故障是　　。在连接电路时，开关应处于　　状态。（3）排除故障后，小兰正确测出了L1两端的电压，在测L2,两端的电压时，小兰打算采用以下方法：电压表所接的B接点不动，只断开A接点，并改接到C接点上。此操作可能会导致电压表出现的现象是　　。（4）最后，小兰按照正确的方法测出了L1、L2、AC之间的电压UL1＝2.4V，UL2＝1.6V，UAC的示数如图丙所示，读出UAC＝　　V，并得出了实验的最终结论，实验结论为　　。（5）此实验依然存在着一定的缺陷，你的改进方法是：　　。【答案】(1)见下图；(2)短路；(3)电压表指针反向偏转；(4)4；串联电路两端的总电压等于各串联部分两端电压之和；(5)换用不同规格的灯泡多做几次实验。【解析】(1)由电路图可知,两灯泡串联,电压表测量灯泡L1两端电压，如图所示：(2)发现L1不发光,L2比较亮,电压表示数为零,说明灯L1的没有电流通过,即L1短路了；(3)只断开电压表A接点,并改接到C接点上,而B接点不动,电流表正负接线柱接反了,闭合开关后,电压表指针反向偏转,所以不能测出L2两端的电压。(4)电压表测量AC间电压，所以选择电压表选择的是0∼15V量程；电压表分度值为0.5V，所以示数为4V；由实验数据可知：L1、L2的总电压为：U=UL1+UL2=2.4V+1.4V=3.8V；由此可得出实验结论为：串联电路两端的总电压等于各串联部分两端电压之和；(5)为得出普遍结论，应更换不同规格的灯泡，或改变电源电压，进行多次实验，测出多组实验数据。练习8：为探究并联电路中电压的规律,实验室提供的器材有:干电池组(电压为3V)、电压表、多个小灯泡、开关、导线若干.(1)请用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整,要求电压表测量灯L1两端的电压.,(2)小明刚连完最后一根导线，两灯就亮了，则小明在实验操作过程中不当之处是：。(3)电路连接正确后进行实验,某小组分别测出灯L1、L2两端的电压和并联电路的总电压,电压表示数相同,如图乙所示,其值为V.根据这组数据,该小组得出并联电路中电压的规律.你认为实验的疏漏之处是。纠正后得到并联电路中的电压规律为。【答案】（1）见上图；（2）连接电路时，开关没有断开；（3）(2)2.6；应更换不同规格的灯泡,在并联电路中多次实验；并联电路两端的总电压和各支路两端的电压相等。【解析】(1)灯L1、L2并联,要测量灯泡L1两端电压,电压表需与L1并联,因为干电池组电压为3V,则选择0-3V量程.（2）灯L1、L2并联，而开关在干路上，控制着两灯是否发光。如果连接最后一根导线时，两灯都亮了，说明形成了通路，因此开关处肯定已经是闭合状态，连接过程中，通常是让开关处于断开状态，来保证安全。(3)由图可以知道:因为干电池组电压为3V,选择0-3V量程,则对应的分度值为0.1V;根据指针所指位置可读出电压值为2.6V;利用实验得出实验结论的过程中,为了避免实验的偶然性,增加实验的可信度,换用不同规格的灯泡多测量几次并联电路两端的电压.才能进行归纳总结,这样得出的结论才更加准确.并联电路中的电压规律为:并联电路两端的总电压和各支路两端的电压相等.