2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（十三）：电压的测量（学案 含解析）

一、 电压
（一）电压的作用
(1)电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因。电压可给电流提供推动作用。
(2)用水流理解电流的形成，用类比法理解电压。
（二）电源的作用：电源是提供电压的装置，如干电池、蓄电池、发电机等。
（三）电压的单位
国际上通常用字母U表示电压,电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。其单位还有千伏(kV )、毫伏(mV)和微伏(μV)。它们的换算关系为1千伏=1000伏，1伏=1000毫伏，1毫伏= 1000微伏
（四）常见的电压值
（1）人体心脏内外膜电压：U= 6×10-2V（2）一节普通干电池的电压U= 1.5V
（3）一节蓄电池的电压U=2V （4）汽车电源电压U=12V
（5）家庭照明电路的电压U= 220V （6）工业用电电压U= 380V
（7）一般情况下,对人体的安全电压不高于36V( U≤36V)
（8）我国特高输电电压U= 106V （9）闪电云层之间U=109V
二、电压的测量
1.电压表
①作用：测量电路电压大小的仪器
②符号：
③电压表的实物与简化图
④电压表的量程和分度值：电流表有三个接线柱，“-”表示负接线柱，两个“+”接线柱(注意不是“+”极和“-”极)
使用“3”和“-”两个接线柱时，它的量程是0~3伏，最大可测3伏的电压，每个大格为1伏，每个小格为0.1伏，即分度值为0.1伏;
用“15”和“-”两个接线柱时，量程是0~15伏，最大可测15伏的电压，每个大格为5伏，每个小格为0.5伏，即分度值为0.5伏。同一刻度线，大量程数值是小量程数值的5倍
2.电压表的使用：
①使用前先进行机械调零。
②电压表必须与用电器并联后接入电路中时，应使电压从电压表的“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，接反了之后会反转打弯指针。
③使用时可以把电压表直接接到电源两极上，测电源电压。
④电压表使用时需要选取合适的量程，量程过大读数不准确，量程过小损坏电压表，可以使用试触法选取
3.电压表的读数：
①观察电压表选取的量程，找到合适的分度值
②根据量程选取是0-3伏，还是0-15伏。当选用0-3伏时，每个小格就是0.1伏;选用0-15伏时，每个小格就是0.5伏。量后观察指针偏转的大格数和小格数。
三、串、并联电路的电压特点
（一）串联电路电压的关系
串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。表达式:U=U1+U2+...+Un。
（二）并联电路电压的关系
并联电路中，各支路两端电压都相等。表达式:U=U1=U2=...=Un
（三）实验过程中注意的事项
(1)连接实物电路时，一定要对照电路图，可从电源的正极出发，依次经过开关小灯泡，最后回到电源的负极；电压表最后并联到所测电路的两端。(先串后并)
(2)连接实物电路过程中，开关一定要处于断开状态，原因是防止电路连接错误，造成电路短路而烧坏电源或用电器。每次连接完电路，一定要检查无误后，再闭合开关。
(3)实验中，每次读数后，应及时断开开关。
(4)实验中的2个小灯泡应选取规格不同的，否则会得出串联电路中U1=U2这一错误结论。
(5)对于需要分析实验数据而得出结论的实验，可以先将需要测量的物理量罗列出来，然后设计一个表格，把实验中测出的数据填人表格，并试着将它们分别相加相减相乘或相除等以找出这些数据之间的关系。(6)为了验证探究结论的普遍性，可进行多次实验，其目的是选取多组数据，从而分析归纳，得出一个普遍的规律。如本实验中还可多次改变电源电压或换用规格不同的小灯泡。
例1、如图甲所示电路，当闭合开关S后，两个电压表指针偏转均为图乙所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为（　　）
A．8V 2V B．10V 2V C．2V 8V D．2V 10V
例2、用如图所示电路探究串联电路的电压规律，下列说法正确的是（　　）
A．电压表不能直接测量电源电压
B．改变两个小灯泡的规格，重复实验，是为了减小实验误差
C．实验得到的结论为：串联电路电压处处相等
D．若测量L1两端电压，需将电压表并联在A、B两点间，且电压表正接线柱接A点
例3、在某一温度下，两个电路元件甲和乙中的电流与电压的关系如图所示。由图可知，元件甲的电阻是 Ω，将元件甲、乙并联后接在电压为2V的电源两端，则流过干路电流是 A。
例4、在研究并联电路的电流和电压特点时，小明同学分别做了如下两组实验。
实验一：通过如图1所示的电路图研究并联电路的电流特点，闭合开关后，两电流表指针偏转情况（如图2所示）。
（1）请根据电路图在实物图中添加一根导线，完成电路连接。
（2）小明发现电流表A1和A2的指针在相同位置，如图2，请你写出电流表A1和A2的示数分别为　 　A；　 　A。
实验二：通过如图1所示的电路，继续探究并联电路的电压特点。
（3）实验中，小明选用两个灯泡的规格应该 　（相同、不同）。
（4）小明用电压表分别测出L1和L2两端的电压，发现电压相等，马上得出结论：并联电路各支路两端的电压是相等的。他的结论是否可靠，为什么？　 　。
1.在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，即为番茄电池。将铜片、锌片与电压表相连，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．锌片是番茄电池的正极
B．如图所示的电压值为4V
C．可以将电压表直接接在该番茄电池的两端测量电压
D．为提倡节约，制作电池后的番茄作为蔬菜食用
2．如图所示电路中，在甲、乙两处分别接入电表，当开关闭合后，两灯均能发光。以下判断正确的是（　　）
A．甲、乙都是电流表 B．甲是电压表，乙是电流表
C．甲、乙都是电压表 D．甲是电流表，乙是电压表
3.图甲所示电路中，当闭合开关S后，两个电压表指针偏转均为图乙所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.8V 2V B.10V 2V C.2V 8V D.2V 10V
4.如图所示为某电路实物图，以下判断正确的是（ ）
A.灯L1与灯L2并联，电压表测灯L1两端的电压
B.灯L1与灯L2并联，电压表测灯L2两端的电压
C.灯L1与灯L2串联，电压表测灯L1两端的电压
D.灯L1与灯L2串联，电压表测灯L2两端的电压
5.如图所示，电源电压是6 V且不变，开关S闭合后电压表示数为2 V，L1两端电压是________V，通过灯L1和灯L2的电流________(选填“灯L1”“灯L2”或“一样”)大；当开关S断开时，电压表的示数为________V。
6.串联电路的特点的研究是初中科学实验中的经典实验，小妍同学在进行“探究串联电路电压规律”的实验，其实验过程如下：
（1）她开始按图2连接电路，用开关试触时发现电压表的指针偏转到图1的位置，则电压表产生此现象的原因是　 　。
实验次数 UAB UBC UAC
第一次 0.8 2.2 3
第二次 1.0 2.0 3
第三次 1.2 1.8 3
（2）改正错误后，她用电压表测量L1两端的电压UAB、L2两端的电压UBC和L1L2两端的电压UAC，更换不同灯泡，再做两次实验，将三次测出的电压填入上表，请你根据她的实验过程和有关数据回答下列问题：
①上面设计的表格存在的不足之处是　 　。
②分析表格的数据，得出的结论是　 　。
1.如图所示，当开关闭合时各电表都有示数。当开关断开后，下列电表仍有示数的是（　　）
A．A1 B．A2 C．V1 D．V2
2.如图所示，电路中两只灯泡L1和L2均正常发光，则下面说法中正确的是（　　）
A．甲是电流表，乙是电压表 B．甲是电压表，乙是电流表
C．甲、乙都是电流表 D．甲、乙都是电压表
3.如图所示，当S1闭合、S2断开时，电压表示数为2.5 V；当S1断开、S2闭合时，电压表示数为6 V。灯L1两端的电压为________V，灯L2两端的电压为________V，电源电压为________V。

4.小欣同学在做“探究串联电路中电压的规律”实验时，连接了如图所示的电路，闭合开关后，发现两灯均不亮，经检查，电路连接正确。小欣同学用电压表检查该电路的故障，测量结果如表格所示。
位置 AB BC CD AC AD
电压U/V 0 3V 0 3V
若电路中仅有一处发生故障，根据表中数据可知，发生故障的电路元件为　 　（选填“L1”、“L2”或“S”），该故障为　 　（选填“短路”或“断路”）。粗心的小欣同学忘了记录当电压表接在AC两点时的数据，你认为电压表接AC两点时的测量结果为　 　V。
答案及解析
例1、A
解：由电路图可知，两电阻串联，电压表V1测电源的电压，电压表V2测R2两端的电压，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且两电压表指针位置相同确定量程，
所以，电压表V1的量程为0～15V，分度值为0.5V，则电源的电压U＝10V，
电压表V2的量程为0～3V，分度值为0.1V，则R2两端的电压U2＝2V，
则R1两端的电压：
U1＝U﹣U2＝10V﹣2V＝8V。
故选：A。
例2、D
【解析】
A．电压表可以直接并联在电源两端，测量电源电压，故A错误。
B．多次测量的目的是使结论具有普遍性，避免偶然性，不是减小误差，故B错误。
C．本实验的结论为：在串联电路中，电源电压等于各部分电路两端电压之和，故C错误。
D．若测量L1两端电压，需将电压表并联在A、B两点间，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，所以电压表正接线柱接A点，故D正确。
例3、5；0.6
【解析】（1）根据图像确定甲的电压和电流，然后根据计算它的阻值；
（2）根据图像确定电压为2V时通过甲和乙的电流，然后根据并联电路I总=I甲+I乙计算出干路电流。
【解答】（1）根据图像可知，甲的电压为3V时电流为0.6A，则甲的电阻；
（2）当电压为2V时，通过甲的电流为0.4A，通过乙的电流为0.2A，则通过干路电流为：I总=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A。
例4、解：（1）两灯并联，电流表A1与L1串联，测这个灯L1的电流，电流表A2测总电流，根据电路图连接实物图，如下图所示：
（2）小明发现电流表A1和A2的指针在相同位置，因A2测干路电流，根据并联电路电流的规律，干路电流大于支路电流，
故A2选用大量程，分度值为0.1A，电流为2.5A；
A1测L1的电流，故A1选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.5A，
所以，电流表A1和A2的示数分别为0.5A和2.5A。
（3）为得出普遍性的规律，实验中，小明选用两个灯泡的规格应该不同。
（4）为得出普遍性的规律，要多次测量，故小明根据一次测量的数据就得出结论，结论有偶然性，他的结论不可靠。
故答案为：（1）如上所示；（2）0.5；2.5；（3）不同；（4）不可靠，根据一次测量的数据就得出结论，结论有偶然性。
1.C
【解析】
A．根据图片可知，锌片与电压表的“﹣”接线柱相连，因此锌片为番茄电池的负极，故A错误；
B．电压表选择的量程为0~3V，分度值为0.1V，则示数为0.8V，故B错误；
C．电压表可以直接接在电源上测量电压，因此，将电压表直接接在该番茄电池上，不会损坏电压表，故C正确；
D．实验中，番茄内部已经发生了化学反应，生成了有毒物质，不能再继续使用，故D错误。
2．D
解：电流表在电路中相当于导线，电压表在电路中相当于开路，
由图知，假设乙为电流表，则右边灯泡会被短路，不能满足两灯均能发光的要求，所以乙只能为电压表；而如果甲为电压表，则会造成右边灯泡开路，不能满足两灯均能发光的要求，所以甲应是电流表；
因此甲为电流表，乙为电压表，此时两灯并联。
故选：D。
3.A
【解析】首先根据串联电路的电压特点比较两个电压表的示数大小，然后读出乙图中两个电压表的示数，并与两个电压表对应起来，最后根据U总=U1+U2计算对应的电压即可。
【解答】根据甲图可知，电阻R1与R2串联，电压表V1测总电压，V2测R2的电压。
根据串联电路的总电压等于各处电压之和可知，电压表V1>V2；
根据乙图可知，当电压表的量程为0~3V时，分度值为0.1V，示数为2V；
当电压表的量程为0~15V时，分度值为0.5V，示数为10V；
因此电压表V1示数为2V，V1的示数为10V；
则电阻R2的电压为2V；
那么R1的电压为：U1=U总-U2=10V-2V=8V。
故A正确，而B、C、D错误。
4.C
【解析】①如果只有一条通路，那么用电器串联；如果有两条或多条通路，那么用电器并联；
②电压表与谁并联，它就测量谁的电压，据此分析判断。
【解答】如下图所示，电路只有一条通路，则灯泡L1与L2串联；
电压表与灯泡L1并联，测L1两端的电压；
故C正确，而A、B、D错误。
5.4；一样；6
【解析】首先分析电路的串并联关系，然后确定电压表所测的电压值，最后根据串联电路的电流和电压特点进行计算即可。
（1）开关S闭合后，两个灯泡串联，电压表测L2的电压。
根据串联电路总电压等于各处电压之和得到，L1的电压为：U1=U总-U2=6V-2V=4V；
（2）在串联电路中，各处电流都相等，因此通过L1和L2的电流一样；
（3）当开关S断开时，电压表与灯泡L1串联，此时它测电源电压，则示数为6V。
6.解：（1）根据题意可知，电压表的指针发生了反向偏转，说明电压表的正负接线柱接反了；
（3）①分析表格内容可知，表中测量的物理量没有单位，因此该表格的不足之处：物理量没有单位；
②AB两点间的电压为L1两端的电压，BC两点间的电压为L2两端的电压，AC两点间的电压为电路两端的总电压。由表中的数据可以看出：
第一次实验：UAC＝3V，UAB+UBC＝0.8V+2.2V＝3V；
第二次实验：UAC＝3V，UAB+UBC＝1.0V+2.0V＝3V；
第三次实验：UAC＝3V，UAB+UBC＝1.2V+1.8V＝3V；
因此可以得出：串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和，即UAC＝UAB+UBC；
故答案为：（1）电压表的正负接线柱接反了；（2）①物理量没有单位；②串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和
1.C
【解析】
由电路图可知，开关断开后电路断路，电流表A1、A2和电压表V2断路，电压表V1始终测电源的电压。所以，只有电压表V1无论开关闭合、断开都会测量电源的电压，示数不变。
2.A
【解析】
A．若甲是电流表，乙是电压表，灯泡L1和L2并联，两灯发光，电流表测L2电流，电压表测电源电压，故A正确；
B．若甲是电压表，乙是电流表，导线会将灯泡L2短路，不发光，故B错误；
C．若甲、乙都是电流表，则L1和L2都短路，都不能正常发光，故C 错误；
D．若甲和乙都是电压表，灯泡L2和电压表甲串联，不发光，故D错误。
3.2.5；3.5；6
【解析】电压表与哪个用电器并联，它就测哪个用电器的电压，然后结合串联电路的电压规律进行计算即可。
当S1闭合、S2断开时，灯泡L1与L2串联，电压表测L1的电压。
因为此时电压表的示数为2.5V，所以灯泡L1两端的电压为2.5V；
当S1断开、S2闭合时，灯泡L1与L2串联，电压表测电源电压；
因为此时电压表的示数为6V，所以电源电压为6V；那么此时灯泡L2的电压：U2=U总-U1=6V-2.5V=3.5V。
4.解：电路中仅有一处发生故障，如果灯泡L1短路，则灯泡L2发光，不符合题意，同理L2短路也不符合题意；
如果灯泡L1正常，灯泡L2断路，电压表测量的电压有UAB＝0，UBC＝3V，UCD＝0，UAC＝3V，UAD＝3V；
如果灯泡L2正常，灯泡L1断路，电压表测量的电压有UAB＝3V，UBC＝0，UCD＝0，UAC＝3V，UAD＝3V；
故答案为：L2；断路；3。
2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（十三）
电压的测量