1. 利用图示实验器材设计电路,要求灯泡$L_1、$$L_2$并联,电流表测量灯泡$L_2$中的电流(电流值小于0.3 A),电压表测量灯泡$L_1$两端的电压,开关控制整个电路。
(1)按照要求在虚线框内画出电路图。
(2)用笔画线代替导线将图中的电路元件连接成电路。

答案:【解析】:
本题考查了电路图的设计与实物图的连接,以及串、并联电路的特点,同时涉及到了电流表和电压表的使用规则。
(1)电路图设计思路:
灯泡
L1和
L2并联,这意味着它们的两端分别连接在一起,并且都与电源的两端相连。
电流表测量灯泡
L2中的电流,因此电流表应与
L2串联,由于电流值小于
0.3A,所以电流表的量程选择
0−0.6A。
电压表测量灯泡
L1两端的电压,由于并联电路中各支路两端的电压相等,所以电压表也应并联在
L2两端或电源两端(实际应用中一般不并联在电源两端,避免超过电压表量程)。
开关控制整个电路,因此开关应接在干路上。
(2)实物图连接步骤:
根据电路图,首先连接电源的正极和开关的一端。
从开关的另一端引出导线,分别连接到
L1和
L2的一端,形成并联电路。
在
L2的支路上串联电流表,注意电流表的正负接线柱要接正确,且量程选择
0−0.6A。
将电压表并联在
L1的两端(或
L2两端,由于并联电路电压相等,这里选择
L1两端更直观),注意电压表的正负接线柱要接正确,且量程选择合适(一般选择
0−3V或
0−15V,根据电源电压和灯泡额定电压确定)。
最后,将
L1和
L2的另一端连接在一起,再引回到电源的负极,形成完整的电路。
【答案】:
(1)电路图:

(2)实物图连接:

2. 在探究串联电路电压特点的实验中,某同学进行了如下实验。① 如图所示连接好电路,闭合开关,观察两灯泡的发光情况;② 分别用电压表测灯泡$L_1、$$L_2$和电源两端的电压,并将示数记录在表中;③ 将电压表接入电路,测出电源电压。
|元件|电压U/V|
|灯泡$L_1$|2.7|
|灯泡$L_2$|1.8|
|电源|4.5|


(1)分析表中的数据可知:
串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和
。
(2)要使上述结论更具普遍性,同学们设计了以下三种方案。
方案甲:反复断开、闭合开关,测出各电压值。
方案乙:换不同规格的灯泡,测出各电压值。
方案丙:增加电池节数,测出各电压值。
以上三种方案中,你认为不可行的是
方案甲
。
答案:【解析】:
本题主要考查串联电路电压的特点以及实验方案的评估。
(1)需要分析表格中的数据,找出串联电路中电压的规律。
看到表格中,灯泡$L_1$的电压是$2.7V$,灯泡$L_2$的电压是$1.8V$,电源电压是$4.5V$。会发现电源电压等于灯泡$L_1$和灯泡$L_2$的电压之和,即$U = U_1 + U_2$。可以得出结论:串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)需要评估三种实验方案的可行性。
方案甲是反复断开、闭合开关,测出各电压值。这个方案的问题在于,反复断开、闭合开关并不能改变电路中的电阻或电压分布,因此测出的电压值将始终是同一组数据,无法验证结论的普遍性。
方案乙是换不同规格的灯泡,测出各电压值。这个方案是可行的,因为更换不同规格的灯泡会改变电路中的电阻分布,从而改变各灯泡两端的电压,可以验证结论的普遍性。
方案丙是增加电池节数,测出各电压值。这个方案也是可行的,因为增加电池节数会改变电源电压,从而改变各灯泡两端的电压,同样可以验证结论的普遍性。
【答案】:
(1)串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和;(2)方案甲