探究串联电路中的电压规律:在做“探究串联电路中的电压规律”的实验时,有多个灯泡可供选择,小明把两只灯泡L1、L2串联起来接到电源上,如下图所示:
(1)当分别把电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点时,闭合开关后测得的数据是:UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V,则故障可能是________.
(2)故障排除后,实验正常进行,通过测量得到了三组实验数据如下表:
实验次数 | AB间电压U1/V | BC间电压U2/V | AC间电压U3/V |
1 | 2.0 | 2.5 | 4.5 |
2 | 2.4 | 2.1 | 4.5 |
3 | 1.9 | 2.6 | 4.5 |
(3)实验完成后,同组的小杨同学认为,每次操作都需要将电压表拆接至AB、BC、AC两端,太过繁琐,她认为只需进行两个简单的操作,如右图所示:①在测L2两端的电压时,只需将电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上;②测总电压时,只需将电压表所接的A接点不动,只断开B接点,并改接到C接点上.聪明的小亮同学马上对她的方法给予了否定,他认为在进行操作①时,会出现________的问题,而在进行操作②时,会出现________的问题.
解:(1)如果灯泡L1短路,则只有灯泡L2接在电路中,电压表测量的电源电压,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
如果灯泡L1正常,灯泡L2断路,电压表相当于测量的电源电压,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
如果灯泡L1短路,同时灯泡L2开路,电压表相当于测量的电源电压,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
综上所述可知导致该现象的原因是:灯泡L1短路(或L2断路、或L1短路同时L2断路);
(2)由表中数据可知,U3=U1+U2,故可得结论:串联电路中总电压等于各部分电压之和;
(3)①当电压表B点不动,只断开A点,并改接到C点上时,虽然电压表此时与L2并联,但电压表的正负接线柱却是反的,闭合开关后,指针会反向偏转,所以不能测出L2两端的电压;
②由表格数据可知,AB间电压U1小于3V,电压表选0~3V的量程;电源的电压为4.5V,选0~15V的量程;将电压表所接的A接点不动,只断开B接点,并改接到C接点上时,虽然电压表测电源的电压,但已超出量程,指针会偏到右侧无刻度处.
故答案为:
(1)灯泡L1短路(或L2断路、或L1短路同时L2断路);
(2)串联电路中总电压等于各部分电压之和;
(3)①指针反偏;
②指针偏到表盘右侧无刻度处.
(1)电压表应与被测电路并联,如果电压表示数为零,可能与电压表并联的电路短路,或电压表并联电路之外电路存在断路;如果电压表示数较大,接近电源电压,说明电压表两接线柱与电源两极相连,电压表并联电路断路.分析表中实验数据,看两灯泡电压与串联电压间的关系,然后得出结论;
(2)分析AB、BC、AC间电压的关系得出结论;
(3)用电压表测电压时,选择合适的量程、电压表要与被测电路并联且电压表正负接线柱不要接反,据此分析答题.
点评:本题考查了电路故障的判断和电压表的正确使用等,重点考查了学生利用所学知识解决问题的能力,对学生的能力要求较高.