实验14 探究串联电路和并联电路中电压的特点--最新中考物理二轮题型专项复习讲练（全国通用）

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实验14 探究串联电路和并联电路中电压的特点
知识点一、串联电路的电压规律
1.实验-探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的规律
2.注意事项
（1）连接实物电路图，可对照电路图按一定的顺序（从电源的“+”极到“-”极或从电源“-”极到“+”极），逐个顺次连接；
（2）在连接实物电路过程中，开关要处于断开状态，防止电路出现短路而烧坏电源；
（3）电压表要并联在被测电路两端，同时要注意让电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，并采用试触法选择合适的量程；
（4）闭合开关进行实验之前，要检查电路的正确性，确定没有错误后，方可进行实验；
（5）实验中，每次读数后，应及时断开开关，以节约用电；
（6）记录实验数据时，要如实记录，不能随意改动数据，更不能“凑数”。
知识点二、并联电路的电压规律
1．（2023•雅安）小雅和同学进行“探究串联电路电压规律”的实验。所用器材有：电压恒为3V的电源，一个开关，两只灯泡（L1和L2），两只相同电压表V1和V2（量程均为0～3V和0～15V），导线若干。
（1）他们按图甲所示的电路图连接电路，用一只电压表分别测AB、BC、AC间的电压。每次拆接电压表时，开关应处于 状态。
（2）为测量L1两端电压，请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
（3）具有创新精神的小雅决定改进实验。她按照图丙所示电路图连接好电路，闭合开关，发现电压表V1和V2的指针偏转角度相同，则可能的原因是电压表 （选填“V1”或“V2”）的量程选大了，此时电压表V1和V2的示数分别为 V和 V。
（4）解决问题后，小雅同学测出了AB间和AC间的电压，为了测量BC间的电压，断开开关，接下来可以 。
A.保持B接线不动，将电压表V1连线由A改接到C
B.保持C接线不动，将电压表V2连线由A改接到B
（5）为了得到更普遍的规律，下列操作最合理的是 。
A.将灯泡L1和L2互换位置进行多次测量
B.换用不同规格的灯泡进行多次测量
（6）分析AB、BC、AC间的电压关系，得出结论：在串联电路中，各部分电路电压之和等于总电压。
【解答】解：（1）为了保护电路中各用电器的安全，每次拆接电压表时，开关应处于断开状态。
（2）灯泡L1和L2为串联电路，电压表测量L1两端的电压，故电压表与L1并联，根据电流从电压表正接线柱流入，从负接线柱流出得到图乙中电流从L1的右端流出，则L1的右端应与L2的右端连接，电路如图所示：
。
（3）由图可知电压表V1测量的是灯泡L1两端的电压，电压表V2测量的是灯泡L1和L2两者电压的总电压，实验发现两电压表指针偏转角度相同，可能的原因是电压表V2的量程选大了；电压表V2的示数是V1的5倍，图中电压表V2测量的是灯泡L1和L2两者电压的总电压，也是电源电压，即电压表V2的示数为3V，那么电压表V1的示数为0.6V。
（4）为了测量BC间的电压，应该保持C接线柱不动，将电压表V2的A点改接到B；如果保持B接线柱，将电压表V1的连线由A改接到C会导致电压表V1的正负接线柱接反。
（5）换用不同规格的灯泡进行多次测量，由于测量数据多，可以使结论具有普遍性；将灯泡L1和L2互换位置进行多次测量，得到的数据本质还是同一次实验的数据，结论不具有普遍性。
故答案为：（1）断开；（2）见解答图；（3）V2；0.6；3；（4）B；（5）B。
2．（2023•贵州）小明和小红用如图甲所示电路探究“串联电路电压的规律”，用新干电池作为电源。
（1）接线时，开关应处于 （选填“断开”或“闭合”）状态；小明检查电路时发现 （选填“电池”“开关”或“灯座”）安装错误。
（2）正确安装后，闭合开关，两灯均不发光，小明用电压表试接 A、B接线柱，发现指针偏转情况如图乙所示，则可判断 发生了断（开）路。
（3）排除故障后，小明选用两只小灯泡，只通过增加电池进行多次实验；小红仅更换小灯泡进行多次实验。他们将电压表接在不同位置进行测量，实验记录如下表。小明认为：误差允许范围内，串联电路中各用电器两端电压相等且电压之和等于电源电压；小红认为：串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性并说明理由： 。
小明实验记录：
小红实验记录：
（4）对比两表，从小明的第 次实验记录发现，两人使用的电池数量相同，测得的电源电压却不相等。请你分析：两人所测电源电压的差值对应电路中哪些部分的电压？ （用图中字母表示）。
【解答】解：（1）在连接电路过程中，为保护电路，开关应处于断开状态；
电池不能正极对正极，电池安装错误；
（2）实验中若发现电压表指针偏转情况如图乙所示，电压表指针已经满偏为3V，与电源电压相等，说明电压表与电源两极连通，电压表所测部分灯L1断路；
（3）小红的结论更具普遍性，小红选用规格不相同的灯泡进行了多次实验；
（4）每节新干电池为1.5V，结合表格发现小红实验中电源电压与2节新干电池电压接近，小明的第2次实验中电压2.9V与2节新干电池电压接近；
串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压，实际情况下导线电阻较小但不为0，导线两端也有一部分电压，由表中信息可知小明将电压表接在E、F两接线柱间测电源电压，而小红将电压表接在A、D两接线柱间测电源电压，结合甲图可知，两人所测电源电压的差值对应电路中导线DF、EA两端的电压。
故答案为：（1）断开；电池；（2）灯L1；（3）小红的结论更具普遍性，小红选用规格不相同的灯泡进行了多次实验；（4）2；DF、EA。
3．（2023•长春）在“探究并联电路中电压的特点”实验中，实验电路如图甲所示：
（1）连接电路时开关应处于 状态。
（2）要用电压表测量小灯泡L1两端的电压，请用笔画线代替导线在答题卡上将实物电路连接完整。
（3）闭合开关，观察到小灯泡L1发光、L2不发光，故障可能是 。
（4）排除故障后，用电压表分别测量小灯泡L1、L2及电源两端的电压，电压表示数均如图乙所示，为 V。更换不同规格的小灯泡多次测量，发现电压表示数均如图乙所示。由此得出结论并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压 。
【解答】解：（1）连接电路时开关应处于断开状态。
（2）要用电压表测量小灯泡L1两端的电压，将电压表并联在该灯泡的两端，使用0～3V接线柱，如图所示：
。
（3）闭合开关，观察到小灯泡L1发光、L2不发光，故障可能是L2断路。
（4）电压表示数均如图乙所示，为3V。更换不同规格的小灯泡多次测量，发现电压表示数均如图乙所示。由此得出结论并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压相等。
故答案为：（1）断开；（2）；（3）L2断路；（4）3；相等。
4．（2023•湖北）在“探究串联电路电压规律”实验中，小明连接了图甲的电路，A、B、C、D为接线柱编号，1，2、3、4为导线编号。
（1）为使结论具有普遍性，L1、L2应选择规格 （选填“相同”或“不同”）的灯泡；
（2）闭合开关，电压表指针如图乙，造成这种现象的原因是 ；
（3）修改电路并完成图甲实验后，小明断开开关，未拆下电压表，只改接某根导线的一端，也能测出总电压。他的改接方法是 。
【解答】解：（1）为了使探究得出的结论具有普遍性，L1、L2应选择规格不相同的灯泡；
（2）闭合开关，电压表示数如图乙所示，指针偏转角度太小，说明电压表选用的量程过大了，测量误差较大；
（3）串联电路中，电源电压等于各部分电路两端电压之和，若能测出总电压，需要将电压表并接在两个灯泡两端，他的改接方法可以是：将3号导线从D接线柱改接到B接线柱或A接线柱。
故答案为：（1）不同；（2）电压表选用的量程过大了；（3）将3号导线从D接线柱改接到B接线柱或A接线柱。
5．（2023•天府新区模拟）如图甲是“探究串联电路电压的关系”的实验电路图。
（1）连接电路前，发现电压表指针如图乙所示，接下来的操作应该是 。
（2）连接好电路，且正确使用电压表。闭合开关后，发现两只灯泡都不亮，电压表无示数。下列分析合理的是 。
A.电源电压太低
B.电压表断路
C.某只灯泡短路
D.某只灯泡断路
（3）排除故障后，分别测量出AB、BC、AC间的电压，记录实验数据如下表。为了得到普遍规律，同学们对接下来的操作提出了一些想法，其中 的想法不能达到目的。
小天：更换不同规格的灯泡
小新：交换两只灯泡的位置
小理：把一只灯泡换成滑动变阻器
【解答】解：（1）连接电路前，发现电压表指针如图乙所示，接下来的操作应该是调零；
（2）两灯串联，电压表测L1的电压，
A.电源电压太低，电压表仍有示数，不符合题意；
B.电压表断路，两灯发光，不符合题意；
C.若L1短路，L2发光；若L2短路，L1发光，电压表有示数；不符合题意；
D.若L2断路，整个电路断路，两只灯泡都不亮，电压表无示数，符合题意；
故选：D；
（3）排除故障后，分别测量出AB、BC、AC间的电压，记录实验数据如下表。为了得到普遍规律，要换用不同规格的用电器多次测量；把一只灯泡换成滑动变阻器，可移动变阻器的滑片多次测量，而交换两只灯泡的位置，灯的电压不变，其中小新的想法不能达到目的。
故答案为：（1）调零；（2）D；（3）小新。
6．（2023•桂林一模）小桂和小林在“探究串联电路电压的规律”实验中，都设计了如图甲所示的电路，其中电源使用的都是干电池。
（1）图甲中，开关控制 （填“整个”或“部分”）电路；
（2）连接电路前，小桂发现电压表指针如图乙所示，接下来他要对电压表进行的操作是 ；
（3）小桂完成了实验，并把数据记录在表中。表中第二组实验电压表选用 量程测量；分析实验数据得出实验结论：①串联电路两端的总电压 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）实验结束后小桂和小林互相交流，小林指出结论②是错误的，造成结论错误的原因是 ；
（5）根据数据可判断第三组实验时，至少用了 节干电池串联起来作为电源。
【解答】解：（1）图甲中，两灯串联，开关接在干路中，故开关控制整个电路；
（2）连接电路前，小桂发现电压表指针如图乙所示，即电流表指针没有正对零刻度线，接下来他要对电压表进行的操作是将电压表调零；
（3）由表中第二组实验数据可在，串联总电压小于3V，故电压表选用小量程测量；分析实验数据有：
1.4V+1.4V＝2.8V；
1.4V+1.4V＝2.8V；
2.2V+2.2V＝4.4V；
得出实验结论：①串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和；
（4）之所以得出：串联电路中，各部分电路两端电压相等；是因为选用灯泡的规格相同，实验结论有偶然性；
（5）根据表第三组实验数据可知，电路的总电压为4.4V，因一节干电池的电压为1.5V，故至少用了3节干电池串联起来作为电源。
故答案为：（1）整个；（2）将电压表调零；（3）小；等于；（4）选用灯泡的规格相同；（5）3。
7．（2023•灞桥区校级一模）在做“探究并联电路中电流规律”实验中，小明和小华合作完成了探究。
（1）如图甲是他们设计的电路图，图乙是他们测量电流时连接的实验电路，此时电流表测量的是 （选填“A”“B”或“C”）处的电流；
（2）如图甲，测出A、B、C三处电流后可以得出初步结论 （只写表达式），为了得到更普遍的规律，操作方法是： ；
（3）二人继续探究“串联电路的电压关系”，实验电路如图丙所示，用某次实验用电压表测得UAB＝1.3V，UBC＝1.7V，UAC＝3V，得到串联电路的电压规律是 （用文字表达）。
【解答】解：（1）电流表与待测电路串联，图乙是他们测量电流时连接的实验电路，电流表与灯L2串联，所以此时电流表测量的是B处的电流；
（2）测出A、B、C三处电流后可以得出初步结论IC＝IA+IB，为了得到更普遍的规律，应当进行多次实验，操作方法是：换用不同规格的灯泡进行实验。
（3）由测量的数据可知UAC＝UAB+UBC，由此可知，串联电路的电压规律是串联电路的总电压等于各部分电路电压。
故答案为：（1）B；（2）IC＝IA+IB；换用不同规格的灯泡多次实验；（3）串联电路的总电压等于各部分电路电压。
8．（2023•白云区校级二模）在探究“串联电路各部分电路两端电压关系”的实验中，小明设计了如图所示的电路，电源电压保持不变。
（1）连接电路时，开关应处于 状态；
（2）正确连接电路后闭合开关，小明发现：电压表示数为零，且只有一只灯泡发光。若故障只发生在L1或L2中的一处，则故障可能是 ；
（3）排除故障后，他正确进行实验操作，并将观察到的数据记录如表所示；
分析表格数据可知：
①初步结论是：在串联电路中， （写出关系式即可）；
②实验过程中，他 （选填“有”或“没有”）更换不同规格的灯泡进行实验，你的判断依据是： 。
【解答】解：（1）为了保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态。
（2）由电路图可知，电压表并联在L1的两端，正确连接电路后闭合开关，发现电压表示数为零，且只有一只灯泡发光，说明没有电流通过电压表，且电路处于通路状态，因此故障可能是L1短路。
（3）①由表格数据可得，第一实验有0.9V+1.9V＝2.8V，
第二实验有1.4V+1.3V＝2.7V，
第三实验有1.7V+1.2V＝2.9V，
由以上分析可得初步结论是：在串联电路中，各用电器两端的电压之和等于电源电压，即U＝U1+U2；
②由实验数据可知，因为AB两端电压和BC两端电压不同，即分压比不同，所以他有更换不同规格的灯泡进行实验。
故答案为：（1）断开；（2）L1短路；（3）U＝U1+U2；有；分压比不同。
9．（2023•武侯区校级模拟）小美和小丽用如图甲所示的电路探究“串联电路的电压关系”。
（1）准备器材时，灯L1和灯L2应选用 （选填“相同”或“不同”）的规格。
（2）小美用电压表测量L1两端的电压，闭合开关后，她发现电压表出现了图乙所示的现象，出现这种现象下一步要进行的操作是 。
（3）她们排除故障后继续实验，得出了表所示的一组数据。为了得出串联电路电压关系的普遍规律，他们还应当 。
【解答】解：（1）实验中，为了得出普遍规律，应选用不同规格的灯泡进行实验；
（2）由图乙可知，指针偏转角度较小，由此可知，电压表选用的量程过大造成的，为了使实验结果更准确，接下来小美应该：断开开关，换接电压表0～3V量程；
（3）实验进行一次得到的规律具有偶然性，为了得出串联电路电压关系的普遍规律，可换用不同规格的器材（灯泡或者电源），进行多次实验；
故答案为：（1）不同；（2）断开开关，换接电压表0～3V量程；（3）换用不同规格的器材（灯泡或者电源），进行多次实验。
10．（2023•东丽区二模）如图甲所示是“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
（1）请用笔画线代替导线，按照图甲的电路图完成图乙中实物图的连接。
（2）实验中，选择的两个小灯泡的规格应该是 （选填“相同”或“不相同”）的。
（3）进行实验测得A、B两点间，A、C两点间的电压分别如图丙所示，电源电压为 V，小灯泡L2两端的电压为 V。
【解答】解：（1）由图甲可知，两灯泡串联，电压表测量灯泡L1的电压，图乙中，电源为两节干电池串联，则电压表应选0～3V的量程，所以实物图的连接图如下：
（2）为使实验结论具有普遍性，实验中应选择的不同规格的灯泡进行多次实验；
（3）电压表选用的是小量程，分度值为0.1V，示数为UAB＝1.6V，U电源＝UAC＝2.8V，
串联电路中，电源电压等于各用电器两端电压之和，UBC＝UAC﹣UAB＝2.8V﹣1.6V＝1.2V。
故答案为：（1）见解析；（2）不相同；（3）2.8；1.2。
提出问题
两个或两个以上用电器组成的串联电路中，各用电器两端电压与电源两端电压有什么关系
猜想与假设
（1）与串联电路电流关系一样，处处相等；
（2）各用电器两端电压之和可能等于电源两端的电压；
（3）各用电器两端的电压可能与电源两端的电压相等
设计实验
分别按甲、乙、丙所示电路图连接实物电路，其中两灯泡规格相同，测出A、B间的电压UAB，B、C间的电压UBC，A、C间的电压UAC，并分析三者间有何关系；换用不同规格的小灯泡重复实验，观察上述关系是否仍然成立。
进行实验与收集证据
（1）调节电压表指针归零；
（2）按照电路图连接好实物电路，并检查电路是否连接无误；
（3）分别将电压表接在A和B、B和C、A和C两点，将测得的电压记录在数据表格中；
（4）换用不同规格的小灯泡，重复上述步骤
实验次数
A、B间电压U1/V
B、C间电压U2/V
A、C间电压U/V
1
1.5
1.5
3.0
2
1.8
1.2
3.0
3
2.1
0.9
3.0
……
归纳总结
（1）由实验数据可得：U=U1+U2；当两个灯泡规格相同时，U1=U2；当两个灯泡规格不同时，U1≠U2；
（2）结论：串联电路中，电源两端电压等于各个用电器两端电压之和，即U=U1+U2
基本实验
探究并联电路各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系
提出问题
两个或两个以上用电器并联，那么各支路用电器两端电压与电源电压关系如何
猜想与假设
（1）各支路用电器两端电压可能都相等，且等于电源电压；
（2）各支路用电器两端电压不相等，它们的和等于电源电压
设计并进行实验
（1）如图所示，选用两个规格相同的小灯泡并联在电路中，分别将电压表并联在A和B、C和D、E和F两点，测出相应的电压值（所用电压为两节串联的干电池），将数据填入表中。
（2）换上两个规格不同的灯泡，所用电源仍为两节串联的干电池，重复上述步骤；
（3）分别选用两个规格相同和规格不同的小灯泡，所用电压为三节干电池，重复上述步骤。
实验数据
实验次数
A、B之间的的电压U1/V
C、之间的电压U2/V
E、F之间的电压U/V
1
3
3
3
2
3
3
3
3
4.5
4.5
4.5
4
4.5
4.5
4.5
……
分析论证
分析实验数据可知，灯泡并联在电路中时，各灯泡两端电压相等，且等于电源电压，即U=U1=U2。该结论可表述为：并联电路中，各支路两端电压相等。
实验次数
UAB/V
UCD/V
UEF/V
1
0.7
0.7
1.4
2
1.4
1.4
2.9
3
2.1
2.1
4.3
实验次数
UAB/V
UCD/V
UAD/V
4
1.8
0.9
2.7
5
1.4
1.4
2.8
6
1.1
1.7
2.8
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.2
1.8
3.0
实验
次数
L1两端电压
U1/V
L2两端电压
U2/V
串联总电压
U总/V
1
1.4
1.4
2.8
2
1.4
1.4
2.8
3
2.2
2.2
4.4
实验序号
AB两端电压U1/V
BC两端电压U2/V
AC两端总电压U/V
1
0.9
1.9
2.8
2
1.4
1.3
2.7
3
1.7
1.2
2.9
L1两端电压/V
L2两端电压/V
串联后总电压/V
1.4
3.1
4.5