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9. 提升题 在图8所示的电路中，电源由三节新的干电池串联组成，电源电压保持不变。
(1)当$S_1$断开，$S_2$、$S_3$闭合时，电压表的示数是多少？（简要说明理由）
(2)当$S_1$、$S_3$断开，$S_2$闭合时，电压表的示数为1.5 V，则灯$L_1$、$L_2$两端的电压分别是多少？
(3)当$S_1$、$S_3$闭合，$S_2$断开时，电流表A和$A_1$的示数分别是0.6 A和0.2 A，则通过灯$L_1$、$L_2$的电流分别是多少？
(1)当$S_1$断开，$S_2$、$S_3$闭合时，电压表的示数是多少？（简要说明理由）
(2)当$S_1$、$S_3$断开，$S_2$闭合时，电压表的示数为1.5 V，则灯$L_1$、$L_2$两端的电压分别是多少？
(3)当$S_1$、$S_3$闭合，$S_2$断开时，电流表A和$A_1$的示数分别是0.6 A和0.2 A，则通过灯$L_1$、$L_2$的电流分别是多少？
答案
(1)当$\mathrm{S}_1$断开，$\mathrm{S}_2$、$\mathrm{S}_3$闭合时，电路为$\mathrm{L}_2$的简单电路，电压表测的是电源电压，由于电源由三节新的干电池串联组成，则电源电压$U=3×1.5\ \mathrm{V}=4.5\ \mathrm{V}$，故电压表的示数是$4.5\ \mathrm{V}$。
(2)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$断开，$\mathrm{S}_2$闭合时，两灯泡串联，电压表测$\mathrm{L}_2$两端的电压，此时电压表的示数为$1.5\ \mathrm{V}$，则$\mathrm{L}_2$两端的电压$U_2=1.5\ \mathrm{V}$，根据串联电路中电压的规律可得，$\mathrm{L}_1$两端的电压$U_1=U-U_2=4.5\ \mathrm{V}-1.5\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$。
(3)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$闭合，$\mathrm{S}_2$断开时，两灯泡并联，电流表$\mathrm{A}$测干路电流，电流表$\mathrm{A}_1$测通过$\mathrm{L}_1$的电流，则通过$\mathrm{L}_1$的电流$I_1=0.2\ \mathrm{A}$，根据并联电路中电流的规律可得，通过$\mathrm{L}_2$的电流$I_2=I-I_1=0.6\ \mathrm{A}-0.2\ \mathrm{A}=0.4\ \mathrm{A}$。
(2)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$断开，$\mathrm{S}_2$闭合时，两灯泡串联，电压表测$\mathrm{L}_2$两端的电压，此时电压表的示数为$1.5\ \mathrm{V}$，则$\mathrm{L}_2$两端的电压$U_2=1.5\ \mathrm{V}$，根据串联电路中电压的规律可得，$\mathrm{L}_1$两端的电压$U_1=U-U_2=4.5\ \mathrm{V}-1.5\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$。
(3)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$闭合，$\mathrm{S}_2$断开时，两灯泡并联，电流表$\mathrm{A}$测干路电流，电流表$\mathrm{A}_1$测通过$\mathrm{L}_1$的电流，则通过$\mathrm{L}_1$的电流$I_1=0.2\ \mathrm{A}$，根据并联电路中电流的规律可得，通过$\mathrm{L}_2$的电流$I_2=I-I_1=0.6\ \mathrm{A}-0.2\ \mathrm{A}=0.4\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需先根据开关通断状态判断电路的连接方式（串联/并联），再确定电表的测量对象，结合串并联电路的电压、电流规律，以及电源电压（三节新干电池总电压为4.5V）计算：
(1) 分析S₁断开、S₂和S₃闭合时的电路，判断是否为L₂的简单电路，电压表是否测电源电压；
(2) 分析S₁、S₃断开、S₂闭合时的电路，判断两灯串联，电压表测L₂的电压，用串联电压规律算L₁的电压；
(3) 分析S₁、S₃闭合、S₂断开时的电路，判断两灯并联，明确电流表测量对象，用并联电流规律算L₂的电流。
【解析】
(1) 当S₁断开，S₂、S₃闭合时，L₁被短路，电路为L₂的简单电路，电压表并联在L₂两端，即测电源电压。三节新干电池串联，电源电压U=3×1.5V=4.5V，故电压表示数为4.5V。
(2) 当S₁、S₃断开，S₂闭合时，L₁与L₂串联，电压表测L₂两端电压，即U₂=1.5V。根据串联电路电压规律，总电压等于各部分电压之和，电源电压U=4.5V，因此L₁两端电压U₁=U-U₂=4.5V-1.5V=3V。
(3) 当S₁、S₃闭合，S₂断开时，L₁与L₂并联，电流表A测干路电流，A₁测L₁的电流，故通过L₁的电流I₁=0.2A。根据并联电路电流规律，干路电流等于各支路电流之和，因此通过L₂的电流I₂=I-I₁=0.6A-0.2A=0.4A。
【答案】
(1) 电压表的示数是4.5V；
(2) 灯L₁两端电压为3V，灯L₂两端电压为1.5V；
(3) 通过灯L₁的电流为0.2A，通过灯L₂的电流为0.4A。
【知识点】
串联电路电压规律、并联电路电流规律、电路连接方式判断
【点评】
本题为电路动态分析提升题，核心是根据开关状态判断电路串并联关系，明确电表测量对象，结合串并联规律解题，考查学生电路分析与规律应用能力。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需先根据开关通断状态判断电路的连接方式（串联/并联），再确定电表的测量对象，结合串并联电路的电压、电流规律，以及电源电压（三节新干电池总电压为4.5V）计算：
(1) 分析S₁断开、S₂和S₃闭合时的电路，判断是否为L₂的简单电路，电压表是否测电源电压；
(2) 分析S₁、S₃断开、S₂闭合时的电路，判断两灯串联，电压表测L₂的电压，用串联电压规律算L₁的电压；
(3) 分析S₁、S₃闭合、S₂断开时的电路，判断两灯并联，明确电流表测量对象，用并联电流规律算L₂的电流。
【解析】
(1) 当S₁断开，S₂、S₃闭合时，L₁被短路，电路为L₂的简单电路，电压表并联在L₂两端，即测电源电压。三节新干电池串联，电源电压U=3×1.5V=4.5V，故电压表示数为4.5V。
(2) 当S₁、S₃断开，S₂闭合时，L₁与L₂串联，电压表测L₂两端电压，即U₂=1.5V。根据串联电路电压规律，总电压等于各部分电压之和，电源电压U=4.5V，因此L₁两端电压U₁=U-U₂=4.5V-1.5V=3V。
(3) 当S₁、S₃闭合，S₂断开时，L₁与L₂并联，电流表A测干路电流，A₁测L₁的电流，故通过L₁的电流I₁=0.2A。根据并联电路电流规律，干路电流等于各支路电流之和，因此通过L₂的电流I₂=I-I₁=0.6A-0.2A=0.4A。
【答案】
(1) 电压表的示数是4.5V；
(2) 灯L₁两端电压为3V，灯L₂两端电压为1.5V；
(3) 通过灯L₁的电流为0.2A，通过灯L₂的电流为0.4A。
【知识点】
串联电路电压规律、并联电路电流规律、电路连接方式判断
【点评】
本题为电路动态分析提升题，核心是根据开关状态判断电路串并联关系，明确电表测量对象，结合串并联规律解题，考查学生电路分析与规律应用能力。
【难度系数】
0.5
10.实验小组在做“探究串联电路中电压的规律”的实验,设计的电路图如图9甲所示,所用电源为两节新的干电池。
(1)实验中$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$最好选择
(2)他们先用电压表测灯$\mathrm{L}_1$两端的电压,连接的电路如图9乙所示。图中只有一根导线连错了,请在连错的导线上画“×”。
(3)正确连接电路,闭合开关后,电路中小灯泡$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$都不亮,电压表有示数,如果电路中只有一处故障,那么故障可能是
(4)排除故障后重新测量,电压表的示数如图9丙所示。为了使实验结果更准确,接下来应该断开开关,
(5)在测量了灯$\mathrm{L}_1$两端的电压后,他们将连接A点的导线松开,直接接到C点上,测量灯$\mathrm{L}_2$两端的电压。这一做法会造成
(6)经过多次实验,将得到的数据记录在下表中,分析实验数据,可得到串联电路中电压的规律是
(7)由上表中实验数据可知:他们是通过
A.更换不同的电源
B.更换不同规格的小灯泡
C.同时更换了电源和小灯泡
(1)实验中$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$最好选择
不同
(选填“相同”或“不同”)规格的小灯泡。(2)他们先用电压表测灯$\mathrm{L}_1$两端的电压,连接的电路如图9乙所示。图中只有一根导线连错了,请在连错的导线上画“×”。
(3)正确连接电路,闭合开关后,电路中小灯泡$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$都不亮,电压表有示数,如果电路中只有一处故障,那么故障可能是
$\mathrm{L}_1$断路
。(4)排除故障后重新测量,电压表的示数如图9丙所示。为了使实验结果更准确,接下来应该断开开关,
换用电压表的较小的测量范围
。(5)在测量了灯$\mathrm{L}_1$两端的电压后,他们将连接A点的导线松开,直接接到C点上,测量灯$\mathrm{L}_2$两端的电压。这一做法会造成
电压表正、负接线柱接反
。(6)经过多次实验,将得到的数据记录在下表中,分析实验数据,可得到串联电路中电压的规律是
$U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$
(用公式表达)。(7)由上表中实验数据可知:他们是通过
B
方式来进行多次实验的。A.更换不同的电源
B.更换不同规格的小灯泡
C.同时更换了电源和小灯泡
答案
(1)不同
(2)在图乙中，连接$\mathrm{L}_2$右端和电压表负接线柱的导线上画“×”
(3)$\mathrm{L}_1$断路
(4)换用电压表的较小的测量范围
(5)电压表正、负接线柱接反
(6)$U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$
(7)B
(2)在图乙中，连接$\mathrm{L}_2$右端和电压表负接线柱的导线上画“×”
(3)$\mathrm{L}_1$断路
(4)换用电压表的较小的测量范围
(5)电压表正、负接线柱接反
(6)$U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$
(7)B
解析
【分析】
本题是探究串联电路电压规律的实验题，需结合电压表的使用规则、电路故障分析、实验设计的科学性等知识逐一分析各问题：
1. 第(1)问：为避免实验偶然性，使结论具有普遍性，应选择不同规格的小灯泡；
2. 第(2)问：电压表需并联在被测电路两端，且电流从正接线柱流入、负接线柱流出，据此找出连错的导线；
3. 第(3)问：两灯都不亮说明电路断路，电压表有示数说明电压表两端与电源连通，故故障为L₁断路；
4. 第(4)问：根据电压表指针偏转角度判断量程选择是否合适，若量程过大，需换用较小量程以提高测量精度；
5. 第(5)问：将接A点的导线改接C点时，电压表正负接线柱会接反；
6. 第(6)问：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和，据此写出公式；
7. 第(7)问：分析实验数据的变化，判断多次实验的方式是更换不同规格的小灯泡。
【解析】
(1) 探究串联电路电压规律时，选用不同规格的小灯泡，可避免因灯泡规格相同导致实验数据特殊，使结论更具普遍性，故答案为不同；
(2) 图乙中，电压表串联在电路中且接线错误，应在连接$\mathrm{L}_2$右端与电压表负接线柱的导线上画“×”，正确连接后电压表并联在$\mathrm{L}_1$两端，正负接线柱符合要求；
(3) 闭合开关后两灯都不亮，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极连通，因此故障为$\mathrm{L}_1$断路；
(4) 电源为两节新干电池，总电压为3V，若电压表选用0~15V量程，指针偏转角度较小，为使测量更准确，应换用电压表的较小量程（0~3V）；
(5) 将连接A点的导线松开直接接到C点，会导致电压表的正负接线柱接反，无法正确测量电压；
(6) 串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，公式为$U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$；
(7) 分析实验数据可知，实验中更换了不同规格的小灯泡进行多次实验，故选B。
【答案】
(1) 不同
(2) 在连接$\mathrm{L}_2$右端和电压表负接线柱的导线上画“×”
(3) $\mathrm{L}_1$断路
(4) 换用电压表的较小的测量范围
(5) 电压表正、负接线柱接反
(6) $U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$
(7) B
【知识点】
串联电路电压规律；电压表的使用；电路故障分析
【点评】
本题围绕“探究串联电路电压的规律”实验展开，综合考查了电压表的正确使用、电路故障判断、实验设计的科学性等核心知识点，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握相关基础内容。
【难度系数】
0.6
本题是探究串联电路电压规律的实验题，需结合电压表的使用规则、电路故障分析、实验设计的科学性等知识逐一分析各问题：
1. 第(1)问：为避免实验偶然性，使结论具有普遍性，应选择不同规格的小灯泡；
2. 第(2)问：电压表需并联在被测电路两端，且电流从正接线柱流入、负接线柱流出，据此找出连错的导线；
3. 第(3)问：两灯都不亮说明电路断路，电压表有示数说明电压表两端与电源连通，故故障为L₁断路；
4. 第(4)问：根据电压表指针偏转角度判断量程选择是否合适，若量程过大，需换用较小量程以提高测量精度；
5. 第(5)问：将接A点的导线改接C点时，电压表正负接线柱会接反；
6. 第(6)问：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和，据此写出公式；
7. 第(7)问：分析实验数据的变化，判断多次实验的方式是更换不同规格的小灯泡。
【解析】
(1) 探究串联电路电压规律时，选用不同规格的小灯泡，可避免因灯泡规格相同导致实验数据特殊，使结论更具普遍性，故答案为不同；
(2) 图乙中，电压表串联在电路中且接线错误，应在连接$\mathrm{L}_2$右端与电压表负接线柱的导线上画“×”，正确连接后电压表并联在$\mathrm{L}_1$两端，正负接线柱符合要求；
(3) 闭合开关后两灯都不亮，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极连通，因此故障为$\mathrm{L}_1$断路；
(4) 电源为两节新干电池，总电压为3V，若电压表选用0~15V量程，指针偏转角度较小，为使测量更准确，应换用电压表的较小量程（0~3V）；
(5) 将连接A点的导线松开直接接到C点，会导致电压表的正负接线柱接反，无法正确测量电压；
(6) 串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，公式为$U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$；
(7) 分析实验数据可知，实验中更换了不同规格的小灯泡进行多次实验，故选B。
【答案】
(1) 不同
(2) 在连接$\mathrm{L}_2$右端和电压表负接线柱的导线上画“×”
(3) $\mathrm{L}_1$断路
(4) 换用电压表的较小的测量范围
(5) 电压表正、负接线柱接反
(6) $U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$
(7) B
【知识点】
串联电路电压规律；电压表的使用；电路故障分析
【点评】
本题围绕“探究串联电路电压的规律”实验展开，综合考查了电压表的正确使用、电路故障判断、实验设计的科学性等核心知识点，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握相关基础内容。
【难度系数】
0.6
