探究串聯電路中的電壓規律:在做“探究串聯電路中的電壓規律”的實驗時,有多個燈泡可供選擇,小明把兩只燈泡L1、L2串聯起來接到電源上,如下圖所示:
(1)當分別把電壓表連在圖中AB兩點、BC兩點及AC兩點時,閉合開關后測得的數據是:UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V,則故障可能是________.
(2)故障排除后,實驗正常進行,通過測量得到了三組實驗數據如下表:
實驗次數 | AB間電壓U1/V | BC間電壓U2/V | AC間電壓U3/V |
1 | 2.0 | 2.5 | 4.5 |
2 | 2.4 | 2.1 | 4.5 |
3 | 1.9 | 2.6 | 4.5 |
(3)實驗完成后,同組的小楊同學認為,每次操作都需要將電壓表拆接至AB、BC、AC兩端,太過繁瑣,她認為只需進行兩個簡單的操作,如右圖所示:①在測L2兩端的電壓時,只需將電壓表所接的B接點不動,只斷開A接點,并改接到C接點上;②測總電壓時,只需將電壓表所接的A接點不動,只斷開B接點,并改接到C接點上.聰明的小亮同學馬上對她的方法給予了否定,他認為在進行操作①時,會出現________的問題,而在進行操作②時,會出現________的問題.
解:(1)如果燈泡L1短路,則只有燈泡L2接在電路中,電壓表測量的電源電壓,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
如果燈泡L1正常,燈泡L2斷路,電壓表相當于測量的電源電壓,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
如果燈泡L1短路,同時燈泡L2開路,電壓表相當于測量的電源電壓,所以有UAB=0,UBC=4.5V,UAC=4.5V;
綜上所述可知導致該現象的原因是:燈泡L1短路(或L2斷路、或L1短路同時L2斷路);
(2)由表中數據可知,U3=U1+U2,故可得結論:串聯電路中總電壓等于各部分電壓之和;
(3)①當電壓表B點不動,只斷開A點,并改接到C點上時,雖然電壓表此時與L2并聯,但電壓表的正負接線柱卻是反的,閉合開關后,指針會反向偏轉,所以不能測出L2兩端的電壓;
②由表格數據可知,AB間電壓U1小于3V,電壓表選0~3V的量程;電源的電壓為4.5V,選0~15V的量程;將電壓表所接的A接點不動,只斷開B接點,并改接到C接點上時,雖然電壓表測電源的電壓,但已超出量程,指針會偏到右側無刻度處.
故答案為:
(1)燈泡L1短路(或L2斷路、或L1短路同時L2斷路);
(2)串聯電路中總電壓等于各部分電壓之和;
(3)①指針反偏;
②指針偏到表盤右側無刻度處.
(1)電壓表應與被測電路并聯,如果電壓表示數為零,可能與電壓表并聯的電路短路,或電壓表并聯電路之外電路存在斷路;如果電壓表示數較大,接近電源電壓,說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連,電壓表并聯電路斷路.分析表中實驗數據,看兩燈泡電壓與串聯電壓間的關系,然后得出結論;
(2)分析AB、BC、AC間電壓的關系得出結論;
(3)用電壓表測電壓時,選擇合適的量程、電壓表要與被測電路并聯且電壓表正負接線柱不要接反,據此分析答題.
點評:本題考查了電路故障的判斷和電壓表的正確使用等,重點考查了學生利用所學知識解決問題的能力,對學生的能力要求較高.