2020-2021学年九年级物理13探究串并联电路中电压规律实验类同步专题剖析含解析新版教科版

2020-2021学年九年级物理13探究串并联电路中电压规律实验类同步专题剖析含解析新版教科版

专题13探究串、并联电路中电压规律（实验类）‎ ‎1.实验器材：多个规格不同的小灯泡、电压表、电源开关、导线等.‎ ‎2.实验电路：如图所示.‎ ‎3.设计与进行实验 ‎（1）使用电压表时的注意事项：‎ ‎①使用电压表前应先校零；‎ ‎②电流应从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出；‎ ‎③电压表应与被测对象并联；‎ ‎④选取电压表量程时，应先用0~15 V量程试触，若示数小于3 V，则改接0~3 V量程；‎ ‎⑤闭合开关，若电压表指针左偏，说明电压表正负接线柱接反了。‎ ‎（2）连接电路时，开关应处于断开状态，目的是保护电路。‎ ‎（3）实验步骤：‎ ‎①选用不同规格的小灯泡，依据电路图连接电路，根据电源电压选择电压表量程；‎ ‎②用电压表分别测量L1、L2和电源两端的电压；‎ ‎③换上另外两个规格不同的小灯泡，重复上述实验.‎ ‎（4）换用不同规格的小灯泡或改变电源电压，多测几组数据，是为了寻找普遍规律。只测一组数据，得出的结论具有偶然性。‎ ‎4.交流与反思 ‎①即串联电路中各用电器两端的电压之和等于电路中的总电压。总电压始终大于任何一个用电器两端的电压，但是各用电器两端电压不一定相等。‎ ‎②当把各个电池组并联起来使用时，两端电压等于各电池组的电压；③并联电路中各支路用电器两端的电压相等但是同一电路中电压相等的两个用电器不一定是并联。‎ 9‎ ‎5.实验结论 ‎（1）串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和。‎ ‎（2）并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端的电压相等。‎ ‎1.如图所示，是探究串联电路中小灯泡两端的电压与电源两端电压关系的电路图。已知电源电压为4.5V，L1、L2为两个不同规格的小灯泡，当闭合开关S后两灯都不亮。用电压表进行测量时，测得AB两点之间的电压为零，BC两点之间的电压为4.5V。则下列判断中正确的是（　　）‎ A.灯泡L1的灯丝断了 B.开关接触不良 C.灯泡L2的灯丝断了 D.灯泡L2被短路 ‎【答案】C ‎【解析】结合题意及电路图知，电路中两灯串联，闭合开关后两灯都不亮，则可能是出现了断路故障，而AB两点间的电压为零，BC两点间的电压为4.5V，是电源的电压，则BC与电源是接通的，所以是灯泡L2出现的断路，故C正确，ABD都错误。‎ 故选C。‎ ‎2.定值电阻R1、R2组成的电路如图所示，已知R1＞R2，闭合开关S，通过R1、R2的电流分别记为I1、I2，R1、R2两端的电压分别记为U1、U2，下列说法正确的是（　　）‎ A.U1＝U2 B.U1＞U2 C.I1＜I2 D.I1＞I2‎ ‎【答案】B ‎【解析】AB.由电路图可知，两个电阻串联，通过二者的电流相同，而两端电压为电阻与电流的乘积，则电阻越大的两端电压越大，已知R1＞R2，则U1＞U2，故A错误、B正确；‎ CD.由电路图可知，两个电阻串联，通过二者的电流相同，故C、D错误。‎ 故选B。‎ 9‎ ‎3.如图所示，在“探究串联电路中电压的规律”时，小雨同学用电压表测出AB、BC、AC两端的电压分别为UAB=3V，UBC=3V，UAC=6V，在表格中记录数据后，下一步应该做的是（）‎ A.整理器材，分析数据，得出结论 B.对换L1和L2的位置，再测出一组电压值 C.改变电源电压，再测出几组电压值 D.换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值 ‎【答案】D ‎【解析】一次实验得出结论具有偶然性，所以，下一步应该做的是换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值.故选D ‎4.如图所示的电路中，将开关S闭合，两个灯泡都发光，设此时通过灯泡L1的电流I1，通过灯泡L2的电流为I2，通过电源的电流为I，灯泡L1两端的电压为U1，灯泡L2两端的电压为U2，电源两端的电压为U。以下关系中正确的是（）‎ A.I1=I2=I，U1=U2=U B.I1+I2=I，U1+U2=U C.I1+I2=I，U1=U2=U D.I1=I2=I，U1+U2=U ‎【答案】D ‎【解析】由图可知，两个灯泡串联，因为串联电路中电流处处相等，所以通过L1、L2的电流相等，即 I=I1=I2‎ 串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，已知电源电压为U，灯泡L1两端电压为U1，则L2两端电压为U2，故 U1+U2=U 故选D。‎ ‎5.如图所示的串联电路，闭合开关后两个灯泡正常发光，则（）‎ 9‎ A.通过A点的电流大于通过B点的电流 B.通过A点的电流等于通过C点的电流 C.AB两点间的电压一定小于AC两点间的电压 D.AC两点间的电压一定等于BC两点间的电压 ‎【答案】BC ‎【解析】因串联电路中的电流处处相等，所以用电流表测电路中任意处，电流都是相等的，故A错误B正确；又因为串联电路中的电路元件起到分压的作用，所以AB两点间的电压（灯泡L1两端电压）一定小于AC两点间的电压（L1和L2两端电压或电源电压），故C正确D错误.故选BC.‎ ‎6.在探究串联电路的电压特点时，一班各组同学从甲、乙、丙、丁四种规格的灯中，选取两个串联起来接在相同电源上，组成如图所示的电路。然后把一个电压表分别接入电路中AB，BC，AC间测量电压，并记录数据：‎ ‎(1)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”），原因是_____；‎ ‎(2)老师收集到几个组的数据如表：‎ 组别 L1规格 L2规格 UAB/V UBC/V UAC/V ‎1‎ 甲 甲 ‎1.4‎ ‎1.4‎ ‎2.9‎ ‎2‎ 乙 丙 ‎1.3‎ ‎1.7‎ ‎3.0‎ ‎3‎ 甲 丁 ‎1.6‎ ‎1.5‎ ‎3.0‎ 9‎ ‎4‎ 甲 丁 ‎1.6‎ ‎1.4‎ ‎3.0‎ 对于测量数据的相关分析，以下说法正确的两个是___________。‎ A.第1组数据没有测量误差 B.分析多组数据是为了减小误差 C.选用不同规格的灯进行实验，可使结论更具普遍性 D.第1、3组数据的偏差可能是电压表未调零引起的 ‎【答案】错误电压表正负接线柱接反CD ‎【解析】(1)[1][2]测出L1两端的电压后，则电压表与A相连的为电压表正接线柱，若只将与A点相连的导线改接到C点，则电流从电压表负接线柱流入，从正接线柱流出，指针反偏，故小希的办法是错误的，原因是电压表正负接线柱接反了。‎ ‎(2)[3] A.误差只能减小，不能避免，第1组数据也有测量误差，故A错误；‎ B.分析多组数据，是为了避免实验结论的偶然性，得出具有普遍性的结论，故B错误；‎ C.选用不同规格的灯进行实验，是为了得出具有普遍性的结论，故C正确；‎ D.电压表使用前要调零，第1、3组数据的偏差可能是电压表未调零引起的，故D正确。‎ 故选CD。‎ ‎7.明同学对串联电路电压规律进行了探究 ‎（猜想与假设）串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和 ‎（设计与进行实验）‎ ‎（1）按图所示的电路图连接电路。‎ ‎（2）闭合开关，排除故障，用电压表测出L1两端的电压；‎ ‎（3）在测L2两端的电压时，小明为了节省时间，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；‎ ‎（4）测出AC间的电压，得出结论。‎ ‎（交流与评估）‎ ‎（1）在拆接电路时，开关必须__________；‎ 9‎ ‎（2）闭合开关，发现电压表示数为零，则小灯泡的故障可能是_______或_______；‎ ‎（3）小明用上面的方法能否测出L2两端的电压？_______，为什么？_________________；‎ ‎（4）方法改进后，测出AB、BC、AC间的电压记录在下面表格中，小明分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各用电器两端电压之和.此实验在设计方案上存在的不足之处是_______________，改进方法_______________。‎ UAB/V UBC/V UAC/V ‎2.4‎ ‎1.4‎ ‎3.8‎ ‎【答案】断开L1短路L2断路不能电压表正负接线柱接反了实验次数太少更换不同的灯泡重复实验 ‎【解析】(1)[1]为了保护电路在连接过程中出现故障而损坏电路元件，电路的连接时开关应处于断开状态，故连接电路时，开关必须断开。‎ ‎(2)[2][3]因电路时串联电路，闭合开关，发现电压表示数为零，说明电压表所测电路电压为零，而为零的可能是所测量的电路电阻为零，即L1短路，或者电路中没有电流，电路处于开路状态，而且为L2开路，否则L1开路时电压表示数为电源电压，故小灯泡的故障可能是L1短路或L2开路。‎ ‎(3)[4][5]在测L2两端的电压时，小明为了节省时间，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，这样导致电压表的正负接线柱接反了，故不能测出L2两端电压。‎ ‎(4)[6][7]在物理实验中若要得出普遍性结论实验次多应多于三次，该实验只测了一次实验数据，所以实验的不足为一次实验得出的结论具有偶然性、改变灯泡的规格或电源电压，多次实验，然后比较数据，得出结论。‎ ‎8.小明陪自己的弟弟玩耍时发现，弟弟的电动汽车充好电后跑得很快，玩一会就变慢了，玩较长时间后电动汽车会跑得很慢。小明猜想：这可能是刚充好电时，电池电压高，玩一会电压变低导致的。于是小明对弟弟的电动汽车电池进行了探究。‎ ‎（1）首先，小明用________测量了充满电时的电动汽车电池电压；‎ ‎（2）然后，小明每玩10分钟测量一次电动汽车电池的电压，得到的数据如表所示：‎ 使用时间/min ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ 电压/V ‎6.8‎ ‎6.2‎ ‎6‎ ‎5.8‎ ‎5.6‎ ‎3.6‎ 从表格中的数据可以得出，电池使用的时间越长，电池的电压越_______（选填“高”或“低”）。这初步说明小明的猜想是_______（选填“正确”或“错误”）的。根据表中的数据还可得出，随着使用时间的增加，电池电压变化速度是______________（选填“先快后慢再快”或“先慢后快再慢”）；‎ 9‎ ‎（3）小明反思自己的实验过程发现，实验中明显的不足之处是_________，应该进行的操作是_________________________；‎ ‎（4）之后，小明联想到弟弟其他的电动玩具，有的是充好电后声音大，越玩声音越小；有的是充好电后转得快，然后越转越慢……请你帮他分析，导致这些现象产生的原因是__________。‎ ‎【答案】电压表低正确先快后慢再快未考虑电池内阻的变化增加电流表，同时测量电池电流电阻随温度升高后，玩具输出功率变小 ‎【解析】(1)[1]电压表是测量电压的一种仪器，故需用电压表测量充满电时的电动汽车电池电压。‎ ‎(2)[2]从表格中的主句可以得出，电池使用的时间越长，电池的电压越低。‎ ‎[3]这初步说明小明的猜想“刚充好电时，电池电压高，玩一会电压变低导致的”是正确的。‎ ‎[4]根据表中的数据还可得出，随着使用时间的增加，前10分钟压降0.6V，10至40分钟内每10分钟压降0.2V，40至50分钟压降2V，故电池电压变化速度是先快后慢再快。‎ ‎(3)[5][6]实验中明显的不足之处是未考虑电池内阻的变化，应该增加电流表，同时测量电池电流。‎ ‎(4)[7]根据功率公式 可知，当电阻随温度升高后，玩具输出功率变小，故有的是充好电后声音大，越玩声音越小；有的是充好电后转得快，然后越转越慢。‎ ‎9.小明和小华同学在“探究串联电路电压的规律”：‎ ‎(1)连接电路前，小明发现电压表指针如图甲所示，接下来他要对电压表进行的操作是__________；‎ ‎(2)小明根据图乙连接好电路，闭合开关后，发现两灯泡不亮且电压表示数非常接近电源电压；若只有L1或L2中的一处发生故障，则故障可能是___________________；‎ ‎(3)排除故障后，小明完成了实验，并把数据记录在下表中：‎ UAB/V UBC/V UAC/V 9‎ ‎1.4‎ ‎1.4‎ ‎2.8‎ 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不足之处是________。‎ ‎【答案】对电压表进行调零L1断路等于见解析见解析 ‎【解析】(1)[1]连接电路前，电压表指针不在零刻度线处，需要对电压表进行调零。‎ ‎(2)[2]两灯泡均不亮，且电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障原因为L1断路。‎ ‎(3)[3]由实验数据可得：串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。‎ ‎(4)[4][5]造成错误结论的原因是选用了相同规格的灯泡进行实验；实验设计存在的不足是实验次数太少，不能得出普遍性规律。‎ ‎10.如图甲所示是小明“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______(选填“左”或“右”)端；‎ 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.保持滑片P不动，用电压表测出灯泡L两端的电压U2；‎ 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。‎ ‎(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。你认为______的结论更合理。理由是：小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值_________。‎ ‎(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。‎ 9‎ ‎(4)小明按图甲所示接好电路，闭合开关S，无论怎样移动滑片P，灯泡都不亮，但电压表有读数，经检查：除灯L和定值电阻R0外，其余都没有问题，则电路中存在的故障可能是_________。‎ ‎【答案】右小芳相同 1.2 灯泡L短路（或R0断路）‎ ‎【解析】(1)[1]实验中，开关闭合之前，要移动滑动变阻器的滑片，将滑动变阻器调到最大阻值处，由图知道，滑片P应置于右端。‎ ‎(2)[2][3]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，因为只有串联两个电阻的阻值相等时，才会得出这个结论，所以，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。‎ ‎(3)[4]由图知道，电压表选用的是0～3V量程，分度值为0.1V，指针指在1V后面第2个小格上，所以，读数为1.2V。‎ ‎(4)[5]由图知道，电压表与定值电阻R0并联，灯泡不亮，电压表有读数，说明灯泡L短路或R0断路。‎ 9‎