Question

9．一實驗小組用如圖所示的器材探究“串聯(lián)電路的電壓關(guān)系”．用三節(jié)干電池串聯(lián)供電，他們選擇了兩只規(guī)格不同的小燈泡L₁、L₂．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，連接實驗電路．要求：L₁和L₂串聯(lián)，電壓表測量兩燈串聯(lián)后的總電壓．
（2）為了保證電路的安全，連接器材時，開關(guān)應(yīng)斷開．
（3）小明同學(xué)用電壓表測量L₁兩端電壓時，直接選用0-3V的量程，小聰同學(xué)說這樣不行，規(guī)范的操作方法應(yīng)該是先選用0～15V的量程試測，如果示數(shù)小于3V，再改用0～3V量程測量．
（4）在測量L₂兩端電壓時，兩燈突然熄滅，電壓表示數(shù)變?yōu)?，用電壓表檢測L₁兩端電壓，電壓表示數(shù)為電源電壓，出現(xiàn)此故障的原因可能燈泡L₁斷路．
（5）另一實驗小組的小寶根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了電壓U₂隨電壓U₁變化的圖象，如圖所示，請你根據(jù)該圖象寫出電壓U₂和U₁的關(guān)系式：U₂=U₂=9V-U₁．

Answer 1

分析 （1）兩燈泡、開關(guān)、電源組成串聯(lián)電路，電壓表并聯(lián)在兩燈泡兩端，連線時注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反；
（2）為保證安全，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；
（3）因為電源電壓大于3V，在測量電壓前，應(yīng)先用15V量程，測一下L₁兩端電壓，若電壓小于3V，再用3V量程；
（4）兩燈突然熄滅說明電路發(fā)生斷路；電壓表測L₂兩端電壓時，電壓表示數(shù)為零，可能是L₂短路或L₂之外的電路存在斷路；
電壓表測L₁電壓時，電壓表有示數(shù)且等于電源電壓，說明此時電壓表與電源兩極相連接，L₁之外電路不存在端路；綜合分析可知：電路故障是燈泡L₁斷路；
（5）由圖象找出兩電壓間的關(guān)系，結(jié)合串聯(lián)電路特點，求出電壓U₂和U₁的關(guān)系式．

解答 解：（1）兩燈泡、開關(guān)、電源組成串聯(lián)電路，電壓表并聯(lián)在兩燈泡兩端，電路圖如圖所示：
（2）為保證電路安全，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；
（3）電流表和電壓表在使用時，如不能估計測量值的大小，應(yīng)采用試觸法選擇合適量程，即先選用0～15V的量程試測，如果示數(shù)小于3V，再改用0～3V量程測量．
（4）在測量L₂兩端電壓時，兩燈突然熄滅，電壓表示數(shù)變?yōu)?，用電壓表檢測L₁兩端電壓，電壓表示數(shù)為電源電壓，出現(xiàn)此故障的原因可能是：燈泡L₁斷路；
（5）由由圖象可得：當(dāng)U₁=3V時，U₂=6V；當(dāng)U₁=4V時，U₂=5V；當(dāng)U₁=5V時，U₂=4V；當(dāng)U₁=6V時，U₂=3V；
由此可知，它們串聯(lián)的總電壓為9V；根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可得：U₁+U₂=9V，所以U₂=9V-U₁．
故答案為：（1）電路圖如右圖所示；
（2）斷開；
（3）先選用0～15V的量程試測，如果示數(shù)小于3V，再改用0～3V量程測量；
（4）燈泡L₁斷路；
（5）U₂=9V-U₁．

點評 本題考查了：連接電路圖、電路故障分析、實驗數(shù)據(jù)分析、實驗方案改進(jìn)等問題，涉及的內(nèi)容較多；連接電路圖時，要注意電壓表正負(fù)接線柱不能接反，注意電壓表量程的選擇；為了使實驗結(jié)論具有普遍性，應(yīng)進(jìn)行多次測量．