Question

9．【探究名稱】探究串聯(lián)電路中電壓的關(guān)系
【提出問題】串聯(lián)電路中用電器兩端電壓與電源兩端電壓之間可能有什么規(guī)律？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）如圖所示，是小明同學(xué)設(shè)計(jì)的兩種實(shí)驗(yàn)電路圖，選用三節(jié)新干電池當(dāng)電源，最后經(jīng)過討論選定甲電路圖，其優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性．

（2）依照?qǐng)D甲連接電路時(shí)，開關(guān)必須斷開，滑片P應(yīng)置于最右端．
（3）接好電路后，閉合開關(guān)S，無論怎樣移動(dòng)滑片P，發(fā)現(xiàn)燈泡L亮但燈泡亮度不能改變，并且電壓表V₂示數(shù)始終為0，電路中存在的問題可能是滑動(dòng)變阻器短路（或滑動(dòng)變阻器上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入電路）．
【分析論證】排除電路故障之后，收集數(shù)據(jù)如下表：
由表中數(shù)據(jù)分析可得：串聯(lián)電路中電源兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓的總和．
【評(píng)估交流】
（1）閉合開關(guān)前，小明發(fā)現(xiàn)電壓表指針如圖丙所示，其原因是電壓表指針未調(diào)零．
（2）完成實(shí)驗(yàn)序號(hào)1-3的過程中，滑片是由右向左（選填“由右向左”或“由左向右”）滑動(dòng)．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	燈泡兩端電壓Uab/V	滑動(dòng)變阻器兩端電壓Ubc/V	電源兩端電壓Uac/V
1	0.8	3.7	4.5
2	1.9	2.5	4.4
3	2.9	1.6	4.5

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）為得出普遍結(jié)論，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析圖示電路圖，找出能進(jìn)行多次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)電路；
（2）連接電路時(shí)，為了防止連線錯(cuò)誤而燒壞電路元件，應(yīng)斷開開關(guān)；為了保護(hù)電路，滑片應(yīng)置于阻值最大處；
（3）根據(jù)燈泡的發(fā)光情況和電表示數(shù)即可判斷電路中存在的問題；
【分析論證】
分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
【評(píng)估交流】
（1）由圖知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對(duì)電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
（2）根據(jù)燈泡和滑動(dòng)變阻器兩端電壓的變化情況，并結(jié)合串聯(lián)分壓知識(shí)即可判斷滑片的移動(dòng)方向．

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）由圖示電路可知，在圖甲所示電路中，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，移動(dòng)滑片，可以進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；而圖乙所示電路中，兩燈泡串聯(lián)，只能進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，只能測(cè)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；因此應(yīng)選擇圖甲所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（2）依照?qǐng)D甲連接電路時(shí)，開關(guān)必須斷開，滑片P應(yīng)置于最右端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大．
（3）閉合開關(guān)S，無論怎樣移動(dòng)滑片P，發(fā)現(xiàn)燈泡L亮但燈泡亮度不能改變，說明電路是通路；
電壓表V₂示數(shù)始終為0，說明與電壓表V₂并聯(lián)部分短路（或滑動(dòng)變阻器上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入電路）．
【分析論證】
第1次實(shí)驗(yàn)：U_ab+U_bc=0.8V+3.7V=4.5V=U_ac；
同理可得，第2、3次實(shí)驗(yàn)有：U_ab+U_bc=U_ac；
由表中數(shù)據(jù)分析可得：串聯(lián)電路中，電源兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓的總和．
【評(píng)估交流】
（1）閉合開關(guān)前，由圖丙可知，電壓表的指針位于零刻度線左側(cè)，即電壓表指針沒有調(diào)零．
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，在完成實(shí)驗(yàn)序號(hào)1-3的過程中，燈泡兩端電壓U_ab在增大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_bc在減小；根據(jù)串聯(lián)分壓知識(shí)可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值在減小，由圖甲可知，滑片是由右向左滑動(dòng)的．
故答案為：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性；
（2）斷開；右；
（3）滑動(dòng)變阻器短路（或滑動(dòng)變阻器上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入電路）；
【分析論證】
電源兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓的總和；
【評(píng)估交流】
（1）電壓表指針未調(diào)零；
（2）由右向左．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路選擇、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)等問題；為得出普遍結(jié)論，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)、測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)能進(jìn)行多次測(cè)量，據(jù)此選擇實(shí)驗(yàn)電路．