实验20 探究串、并联电路的电流规律
实验:探究串、并联电路的电流规律
【实验目的】通过探究式实验,得出串、并联电路中电流的规律
【实验设计】
(一)探究串联电路中电流的规律
将两个小灯泡串联在电路中,按下图分别测量出各点的电流,并分析得出结论。
(二)探究并联电路中电流的规律
将两个小灯泡并联在电路中,按下图分别测量出各点的电流,并分析得出结论。
【实验器材】电源、电流表、开关、不同规格的小灯泡、导线若干
【进行实验与收集证据】
(一)探究串联电路中电流的规律
(1)设计实验电路。
(2)根据电路图连接电路,并进行测量。
(3)把测量数据记录在表格中,并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
(4)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量各点的电流,看看是否还有同样的关系。
实验次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1
2
3
(二)探究并联电路中电流的规律
(1)设计实验电路,在课本上空白处分别画出用电流表测量A、B、C三点电流的电路图。
(2)根据电路图连接电路,并进行测量。
(3)把测量数据记录在表格中,并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
(4)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量各点的电流,看看是否还有同样的关系。
实验次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1
2
3
【分析论证】
(一)探究串联电路中电流的规律
实验次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1 0.22 0.22 0.22
2 0.24 0.24 0.24
3 0.30 0.30 0.30
串联电路中各处电流相等:I=I1=I2
(二)探究并联电路中电流的规律
实验次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1 0.10 0.12 0.22
2 0.20 0.24 0.44
3 0.26 0.30 0.56
并联电路中干路电流等于各支路电流之和:I=I1+I2
【实验结论】
(1)串联电路中各处电流相等:I=I1=I2
(2)并联电路中干路电流等于各支路电流之和:I=I1+I2
【注意事项】
(1)连接电路时开关要断开;拆除电路前也要先断开开关;
(2)连接电路前若电表指针未对准零刻度线,需对电表进行调零;
(3)电表选择合适的量程:先用大量程试触,具体如下:
①若指针反向偏转,说明电表正负接线柱接反,应改正电表接线柱的接法
②若指针偏转幅度过小,说明量程选择过大,应接小量程
③若指针偏转幅度过大,说明量程选择过小,应接大量程
【交流评估】
(一)探究串联电路中电流的规律
本次实验更换不同规格的灯泡测量多组数据,目的是寻找普遍规律。若同一次实验中,各处的电流测量值有很小的差异,则是测量过程中存在误差造成的。
(二)探究并联电路中电流的规律
本次实验更换不同规格的灯泡测量多组数据,目的是寻找普遍规律。若某测量数据明显偏大,很可能是电流表选用小量程,却按大量程读数了。
《探究串、并联电路的电流规律》常考问题:
(1)开关连接前:断开。
(2)电流表的选择及接法:根据实验需要选择合适量程,可以先用大量程试触。从正接线柱流入,从负接线柱流出。
(3)灯泡的选择:应选择不同规格的灯泡。
(4)电流表反偏:①闭合开关后反偏:电流表正负接线柱接反了。②闭合开关前反偏:电流表未调零。
(5)电流表指针超过量程:电流表量程选择小了。
(6)电流表指针偏转角度很小:电流表量程选择太大了。
(7)灯泡都不亮、电流表无示数:电路开路。
(8)实验结论:串联电路中各处电流都相等,I=I1=I2。并联电路中,干路中的电流等于各支路电流的总和,I=I1+I2。
(9)实验结论更具有普遍性:可以改变电源电压或者换用不同规格灯泡多次进行实验。
(10)电表读数问题:读电表时,要先确定量程,再看清分度值(如电流表“0—0.6A”量程,分度值对应是0.02A),最后根据指针位置正确读数。
【典例1】
在研究串、并联电路的电流特点时,小明同学进行了以下操作:
(1)实验时应将电流表与被测用电器 联在电路中,当无法估计被测电流大小时,应选用 (大/小)量程试触;
(2)如图乙中电流表测量的是通过灯 (L1/L2)的电流;
(3)如图丙所示,小明同学在探究“并联电路中电流的特点”时,分别测出了A、B、C处的电流 IA、IB、Ic并记录下数据如表所示,接下来应该采取的操作是 。(选填对应字母)
电流表的位置 A B C
电流I/A 0.15 0.15 0.30
A.改变电流表的量程再测量
B.换其他电流表再测量
C.换用不同规格的灯泡再测量
【答案】(1)串 大
(2)L1
(3)C
【解析】(1)[1]根据电流表使用规则可知,应将电流表与被测用电器串联在电路中,且使电流从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出。
[2]在使用电流表时,若不知被测电路中的电流值的取值范围,为了防止烧坏电流表,需要用大量程进行试触。
(2)图乙中L1与L2并联,电流表位于L1支路,测量的是通过灯L1的电流。
(3)根据一组数据得出的结论有偶然性,为得出普遍结论,实验时应采用不同规格的灯泡进行多次实验,故接下来应该采取的操作是换用不同规格的小灯泡多次测量。
故选C。
【典例2】
为了验证“并联电路的电流特点”,小薇设计了如图所示的电路进行实验。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态;
(2)小薇先将电流表接在灯所在的支路上,闭合开关后,观察到灯发光,但灯不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 ;
(3)排除故障后,她测出了、支路和干路上的电流分别为、和I,电流表示数如图甲、乙、丙所示,可读出:, A, A;根据测量结果,在误差允许的范围内,你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 ;
(4)为了验证结论的普遍性,小薇采用了更换不同灯泡继续实验的方法进行验证,你还可以采用的方法是 ;
(5)如图所示是小明设计的电路,他想利用电流表测量两只灯泡的总电流,其中有一处连线错误,请你在连接错误的导线上画“×”并改正。
【答案】(1)断开
(2)灯断路
(3)0.52 1 I=I1+I2
(4)更换不同电压的电源继续实验
(5)
【解析】(1)在连接电路时,为了电路中各元件的安全,开关应处于断开状态。
(2)将电流表接在灯所在的支路上,灯不发光,电流表的示数为零,则灯所在的支路没有电流通过,灯发光,则灯所在的支路有电流通过,所以电路可能存在的故障是灯断路。
(3)[1]由图乙可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.52A,所以
I2=0.52A
[2]由图丙可知,电流表选择0~3A量程,分度值为0.02A,电流表示数为1A,所以
I=1A[3]根据测量的、支路和干路上的电流发现,在误差允许的范围内,干路电流等于各支路电流之和,所以可得并联电路中干路电流和各支路电流的关系是
I=I1+I2
(4)为了验证结论的普遍性,需要改变干路电流和各支路电流的大小,所以还可以更换不同电压的电源继续实验。
(5)为了测量两只灯泡的总电流,则电流表需要连接在干路中,所以需要将灯泡L1右端的接线柱与电流表负接线柱相连,如下图所示:
【训练1】
小明在探究并联电路电流规律的实验中,如图甲是实验的电路图,电源电压不变。
(1)在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,表的指针就发生了偏转,由此可知在连接电路时,他忘了 ;
(2)实验中,小明应该选择两个规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡;
(3)闭合开关前,发现电流表的指针偏转如图乙所示,原因是 ;
(4)他先将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯L2发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是L1 (选填“短路”或“断路”)。在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(5)小明接下来将电流表依次接入处,分别测量出支路和干路上的电流分别为0.32A和0.56A,于是由此得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 。本次实验的不足之处是 。
【答案】(1)断开开关
(2)不同
(3)电流表未调零
(4)断路 0.24
(5)干路电流等于各支路电流之和 只做了一次实验,结论具有偶然性
【解析】(1)在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,表的指针就发生了偏转,说明此时电路有电流,由此可以知道在连接电路时,他忘了断开开关。
(2)为了使得实验结论更具有普遍性,实验中,小明应该选择两个规格不同的灯泡。
(3)闭合开关前,发现电流表的指针偏转如图乙所示,指针不指向零刻度线,而偏向零刻度线的左侧,原因是电流表未调零。
(4)[1]将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯L2发光,说明灯L2所在支路有电流通过;但灯L1不发光,电流表的示数为零,说明灯L1所在支路没有电流通过,从而说明L1所在支路断路。
[2]如图丙所示,电流表选择小量程连入电路中,分度值为0.02A,示数为0.24A。
(5)[1]根据得到的数据可得
0.24A+0.32A=0.56A
由此得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
[2]在该实验中,只做了一次实验,得出的结论具有偶然性,所以,应更换规格不同的灯泡进行多次实验。
【训练2】
用如图甲所示的电路探究并联电路的电流规律。
(1)按图甲连接电路时,开关S应该处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;
(2)图乙是连接的实验电路,由图可知,此时电流表测量的是 (选填“A”“B”或“C”)处的电流;
(3)换不同规格的灯泡进行多次实验,并把实验数据记录在以表格中。分析表中数据,可得出并联电路电流规律的表达式为 (用IA、IB、Ic表示)。
实验次数 1 2 3
电流IA/A 0.12 0.18 0.24
电流IB/A 0.18 0.22 0.24
电流Ic/A 0.30 0.40 0.48
【答案】(1)断开
(2)C
(3)IC=IA+IB
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关S应该断开。
(2)如图乙所示电路,两灯并联,电流表测干路电流,因此测C处电流。
(3)实验数据,干路电流等于支路电流之和,即
【训练3】
实验探究串、并联电路的电流规律
(1)实验器材:电池组、导线、小灯泡、开关、 。
(2)实验电路图:如图所示。
(3)实验步骤
①将电流表分别接入图甲中的A、B、C三点,测出电流IA、IB、IC的大小,记录数据并进行比较;
②换不同规格的灯泡重复测量图甲中A、B、C三点的电流,测出电流IA、IB、IC的大小,记录数据并进行比较;
③将电流表分别接入图乙中的A、B、C三点,测出干路电流IA和支路电流IB、IC的大小,记录数据并进行比较;
④换不同规格的灯泡重复测量图乙中A、B、C三点的电流,测出干路电流IA和支路电流IB、IC的大小,记录数据并进行比较。
(4)实验结论
①串联电路:各处的电流 ,用公式表示为 ;
②并联电路:干路电流 各支路电流之和,用公式表示为 。
(5)评估交流
①实验中应将电流表和被测用电器 联在电路中;
②实验中要更换不同规格的灯泡多测量几组数据,目的是 ;
③实验中小张同学发现图甲中灯泡L1比L2亮,于是小张认为“串联电路中电流每流经一个用电器,电流就会弱一些”。请你不添加任何器材,想办法证明小张同学的观点是错误的。证明方法: 。
【答案】电流表 相等 等于 串 见解析 见解析
【解析】(1)[1]本实验探究串、并联电路的电流规律,因此需要的器材是:电池组、导线、小灯泡、开关、电流表。
(4)①[2][3]串联电路中电流处处相等,即。
②[4][5]并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即。
(5)①[6]测量电流时应将电流表与被测用电器串联,且按照“正进负出”接在电路中。
②[7]实验中要更换不同规格的灯泡多测量几组数据,目的是为了避免结论的偶然性,保证实验结论的普遍性和正确性。
③[8]将两个灯泡的位置对调(或将电源的正负极对调),发现仍是L1比L2亮,说明小张同学的观点是错误的。
【训练4】
如图所示是某同学为研究“并联电路电流的特点”所设计的实验电路图,实验后数据记录如下表所示。研究过程中,该同学采用了两种方案进行实验:A.改变电源电压;B.移动滑动变阻器的滑片。
实验序号 电流表A1的示数(A) 电流表A2的示数(A) 电流表A3的示数(A)
1 0.10 0.16 0.26
2 0.20 0.32 0.52
3 0.20 0.20 0.40
(1)从实验序号1、2的数据可知,该同学所采用的实验方案为 (选填“A”或“B”),理由是 。
(2)分析实验序号1、2、3的数据,可以得出的结论是: 。
【答案】(1)A 定值电阻R1所在支路的电流也在改变
(2)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和
【解析】(1)从实验序号1、2的数据可知,定值电阻R1所在支路的电流也在改变,由欧姆定律得,U=IR,定值电阻R1所在支路两端的电压在变化,因为并联电路中各支路两端的电压相等,等于电源电压,所以电源电压发生改变,该同学所采用的实验方案A。
(2)电流表A3的示数I3是干路电流,A1的示数I1、A2的示数I2是支路电流,由表中实验数据可知,
所以可以得出:在并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和。
【训练5】
物理学习小组的同学们做“探究并联电路中电流规律”的实验。请你完成下列内容:
(1)连接电路时,开关应 。
(2)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选“A”“B”或“C”处的电流。
(3)①小金同学在某次测量时,闭合开关后,发现电流表指针如图丙所示,原因是 。
②在排除故障后,电流表的示数如图丁所示,则电流表的示数为 。
(4)小明同学要测量通过的电流,只需将图乙中导线 (选填“”或“”的一端改接到电流表的负接线柱上。
(5)小薛同学测出一组三处的电流,数据如表所示,由此他得出结论:①干路电流等于各支路电流之和。②各支路电流相等。
0.2 0.2 0.4
小组内交流讨论后,一致认为小薛同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡进行实验。
【答案】(1)断开
(2)C
(3)电流表正、负接线柱接反了 0.24
(4)a
(5)不同
【解析】(1)连接电路之前,为保护电路,开关应处于断开状态。
(2)由图2可知,电流表测量干路电流,所以测量的是电路图中C处电流。
(3)①[1]闭合开关后,发现电流表反偏,是因为电流表正、负接线柱接反了。
②[2]如图所示,电流表接小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.24A。
(4)要测量通过L2的电流,电流表与L2串联,只需将图2中导线a的一端改接到电流表的负接线柱上。
(5)要得到并联电路中电流的规律,为了让实验结论具有普遍性,应选用不同规格的小灯泡进行实验。
【训练6】
在探究“并联电路的电流特点”的实验中,小铭设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路图把图乙中的实物电路图连接完整。(导线不能交叉)
(2)小铭将电流表接在所在的支路上,闭合开关S,观察到灯泡发光,但灯泡不发光,电流表的指针没有偏转,电路可能存在的故障是 (填“灯泡断路”或“灯泡短路”)。
(3)排除故障之后,他测出了支路上的电流,然后他把电流表依次接入电路中的其他位置,分别测量出支路上的电流和干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则 A, A。小铭由此数据得出,并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 (写关系式)。
(4)本次实验的不足之处是 。
【答案】(1)
(2)灯泡断路
(3)0.3 1.5
(4)只做一次实验,结论具有偶然性
【解析】(1)在探究“并联电路的电流特点”的实验中,两个灯泡并联,电流表与串联在支路上,按照图甲所示的电路图把图乙中的实物电路图连接完整如下所示:
(2)将电流表接在所在的支路上,闭合开关S,观察到灯泡发光,但灯泡不发光,电流表的指针没有偏转,说明灯泡所在支路是通的,而灯泡所在支路是断开,电路可能存在的故障是灯泡断路。
(3)[1][2]分别测量出支路上的电流和干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,由于干路电流大于去路电流,说明干路电流表用的量程是0~3A,示数为1.5A,即1.5A,干路电流等于所有支路电流值之和,可知支路电流为
[3]干路电流等于所有支路电流值之和,应为并联电路各之路电压处处相等,电压除以电阻就是各支路电流,而并联是个等压分流电路,所以总电流等于各分电流之和,即
(4)本实验只做了一次实验,而没有进行多次测量,只凭一组实验数据得出结论带有偶然性,不能得出正确规律;正确做法是:进行多次测量,测出多组数据,找出普遍规律。
【训练7】
实验小组一起做“探究并联电路中电流的规律”实验,如图所示。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们连接的实验电路,此时电流表测量 (选填“A”“B”或“C”)处的电流;
(2)连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(3)他们继续测出另两处的电流,数据如下表所示。
/A /A /A
0.14 0.16 0.3
由此他们得出了结论:并联电路干路电流等于各支路电流之和;
(4)小组同学进行交流讨论后,认为这样得出结论不严谨,理由是 。
【答案】C 0.30 实验次数太少,一次实验得到的实验结论不具有普遍性
【解析】(1)[1]由图乙可知,电流表接在干路靠接电源负极处,此时电流表测量的是C处的电流。
(2)[2]如图丙,电流表接量程0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.30A。
(4)[3]由于实验次数太少,一次实验得到的实验结论不具有普遍性,得出的结论不严谨,应选用不同规格的灯泡,多次测量,寻找普遍规律。
【训练8】
在“探究并联电路电流特点”的实验中,小吴同学选用两个不同的小灯泡组成了如图甲所示的电路,用电流表分别接在A、B、C三处测量电流,然后将测量结果记录在下列表格中。
实验次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1 0.10 0.12
2 0.20 0.24 0.44
3 0.30 0.36 0.66
(1)小吴正确测量C处电流时,电流表的指针位置如图乙所示,则所测电流值为 A;
(2)通过对上面数据的分析,可以得出的结论是 (用文字表达);
(3)若想得到更多组数据,请举例一条可行的方法 。
【答案】(1)0.22
(2)并联电路干路中的电流等于各支路电流之和
(3)换用规格不同小灯泡进行实验
【解析】(1)由如图丙所示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.22A。
(2)三次数据都具有共同的特点:A点、B点是支路电流,它们两点的电流之和等于C点的干路电流。所以可以得出结论:并联电路干路中的电流等于各支路电流之和。
(3)实验时要得出普遍结论就要多次量几次数据,避免偶然性,可换用规格不同小灯泡进行实验。
【训练9】
妙妙同学利用如图甲所示的电路图探究“并联电路中电流的规律”。
(1)连接好电路测量A点的电流,闭合开关S后发现电流表指针位置如图乙所示,为了使测量结果准确,接下来她应该进行的正确操作是断开开关S, ;
(2)正确操作后,用电流表测量B点的电流,闭合开关S后,妙妙看到灯L1发光,但灯L2不发光,电流表示数为零,电路可能存在的故障是 ;
(3)排除故障后,妙妙同学将电流表分别接入A、B、C三处,测出一组数据并记录在表格中,立即得出了并联电路的电流规律。新新认为妙妙得出的结论不科学,为了使实验结论更具有普遍性,下列操作合理的是___________。
A.换用电流表的另一量程,再测出一组电流
B.换用相同规格的灯泡,再测几组电流
C.换用不同规格的灯泡,再测几组电流
【答案】(1)电流表改接小量程0~0.6A
(2)灯L2开路或者电流表开路
(3)C
【解析】(1)闭合开关,电流表示数如图乙所示,电流表指针偏转角度太小,是因为选用的量程太大,所以为了测量结果准确,她应该断开开关,改接小量程重新进行实验。
(2)用电流表测量B点的电流,闭合开关S,灯L1发光,说明干路和L1这条支路是正常的,但灯L2不发光,电流表示数为零,故障在L2这条支路上,所以故障可能是灯L2开路或者电流表开路。
(3)为避免实验的偶然性,使得出的结论具有普遍性,应换用不同规格的灯泡进行多次实验,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
【训练10】
探究并联电路中电流的关系。
(1)提出问题:如图甲所示的并联电路中,流过A,B,C各处的电流之间可能有什么关系?
测量次数 A处的电流 B处的电流 C处的电流
1 0.22 0.12 0.10
2 0.48 0.22 0.26
3 0.55 0.30 0.25
(2)设计实验与进行实验:
①按图甲连接电路;
②把电流表分别接入到电路中的A、B、C处,测出它们的电流,填入上表;
③为了使得“由实验数据所归纳的结论”更具有可靠性,在不改变电源及电路连接的基础上,还应当 重做上述实验;
④整理器材。
(3)分析与论证:
①在接、拆电路时,开关必须 ;拆电路时,先拆 (选填“电源”或“开关”)两端的导线;
②上面设计的表格中存在的不足之处是: ;
③实验时,开关闭合后出现如图乙所示的实验现象,原因是 ;
④将表格补充完整后,通过对表格中数据的分析,可以得出结论:并联电路中,干路中的电流等于 。
【答案】换用不同规格的灯泡多次测量 断开 电源 缺少电流的单位 电流表的正负接线柱接反了 各支路电流之和
【解析】(2)[1]为得出普遍性的规律,要换用不同规格的灯泡多次测量,重做上述实验。
(3)[2][3]为了保护电路,在拆、接电路时需要断开开关,实验结束后,断开开关,然后先拆除电源两端导线后,再拆除其它导线,并整理好。
[4]上面设计的表格中各数值单位不存在,则不足之处是缺少电流单位。
[5]如图,电流表的指针反偏,在闭合开关前,则电流表没有调零;开关闭合后,则是电流表的正负接线柱接反了。
[6]根据表格中的数据可知,A处是干路,B、C点在支路,A处的电流是B处的电流与C处的电流之和,即干路中的电流等于各支路电流的和。
1.(2024·北京)利用两端电压不变的电源、两个电流表、两个不同规格的小灯泡、滑动变阻器、开关和导线若干,探究在串联电路中,流入第二个灯泡的电流与流入第一个灯泡的电流是否相等。
(1)画出实验电路图 ;
(2)画出实验数据记录表格 。
【答案】(1)
(2)
实验次数 电流表A1的示数/A 电流表A2的示数/A
1
2
3
【解析】(1)探究在串联电路中,则需要连接成串联电路,流入第二个灯泡的电流与流入第一个灯泡的电流是否相等,两个电流表,一个需要在第一个灯泡前,测量流入第一个灯泡的电流,靠近电源的正极,第二个电流表需要在第二个灯泡前,测量流入第二个灯泡,即两个灯泡之间,并串联接入滑动变阻器,以改变电流大小,实现多次测量,避免实验偶然性。故电路图如下图所示:
(2)需要记录的物理量有A1的示数,A2的示数,一共需要三组实验,寻找普遍规律,故表格为:
实验次数 电流表A1的示数/A 电流表A2的示数/A
1
2
3
2.(2024·吉林长春)在“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”的实验中:
次数
1 0.18 0.24 0.42
2 0.22 0.22 0.44
3 0.20 0.26 0.46
4 0.14
(1)请根据图甲中的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的电路连接完整,使电流表测量流过小灯泡的电流。 连接电路时应 开关;
(2)用电流表分别测量A、B、C三点的电流,更换灯泡多次测量,将实验数据记录在表格中,其中第4次实验中B点的电流如图丙所示,则 ;分析数据可知:并联电路中电流的特点是 ;
(3)在第2次实验中测得A、B两点的电流相等,原因可能是 。
【答案】见解析 断开 0.28 选用规格相同的灯泡
【解析】(1)[1]由图甲得,两灯泡并联,开关在干路上,电流表测量流过小灯泡的电流,则电流表与L1串联,如图所示:
[2]为了保护电路,连接电路时应断开开关。
(2)[3]由图丙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.28A。
[4]分析数据可知:并联电路中电流的特点是干路电流等于各支路电流之和,即
(3)[5]并联电路中各支路的电压相等,在第2次实验中测得A、B两点的电流相等,两灯泡的电阻相等,原因可能是选用的灯泡规格相同。
3.(2024·黑龙江绥化)如图甲是“探究并联电路的电流规律”实验装置。
实验次数 两端 电压 两端 电压 、两端 总电压U/V
1 1.3 1.5 2.8
2 1.2 1.2 2.8
3 1.1 1.1 2.8
(1)连接电路时应 开关;
(2)如图甲,电流表测量的是灯泡 的电流,实验中和应该选择规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡;
(3)完成实验后,利用已有器材又找来电压表“探究串联电路的电压规律”,设计了图乙所示电路。闭合开关,发现灯均不亮,电压表示数接近电源电压,故障原因可能是 ;(写出一种即可)
(4)排除故障后,选择合适的器材多次实验并记录数据,如图丙所示,由此可得出串联电路的电压规律: 。(用U、、写表达式即可)
【答案】断开 不同 灯泡断路(灯丝断了或灯泡接线柱接触不良)
【解析】(1)[1]连接电路时,为了保护电路,开关应断开。
(2)[2]图甲中,两灯并联在电路中,电流表与灯L1串联在同一支路,测量灯L1电流。
[3]为了避免实验的偶然性,实验中应选择规格不同的灯泡进行实验。
(3)[4]图乙中,两灯串联连接,电压表测灯L1两端的电压,闭合开关,两灯都不亮,可能是电路出现了断路,电压表示数接近电源电压,电压表测量电源电压,则其并联部分断路了,所以故障原因是灯L1断路了。
(4)[5]由表格数据知,每组对应的数据都有:L1两端的电压与L2两端的电压之和等于L1、L2两端总电压,所以有
U=U1+U2
4.(2024·江苏苏州)探究串联电路中电流的特点
(1)猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小;
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现灯不亮,为了找出原因,将电压表接在A、B两点间,闭合开关发现电压表有示数,说明有可能存在 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则 A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,都得到相同结论.由此判断猜想是 的;
(4)为进一步得出两个灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程: 。
【答案】L1 断路 0.3 错误 因为,,所以
【解析】(2)[1]电压表有示数说明电压表与电源是连通的,灯不亮说明电路断路,即电压表并联的部分断路,即L1 断路。
(3)[2]电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即IA =0.3A。
[3]串联电路中电流处处相等,故猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小是错误的。
(4)[4]串联电路中电流处处相等,由(3)结论可知,IA =IB ,又因为串联电路中电流处处相等,所以IB =IC ,所以
IA =IB =IC
5.(2024·四川成都)在“探究并联电路中的电流特点”实验中,图甲是某小组同学设计的电路图。
(1)图乙是该小组连接的电路,闭合开关S,电流表测通过 的电流;
(2)该小组同学换用不同规格的小灯泡进行实验,用电流表多次测A、B、C三点电流,记录实验数据如下表。
实验次数 IA/A IB/A IC/A
1 0.30 0.22 0.50
2 0.22 0.28 0.50
3 0.24 0.22 0.46
4 0.28 0.30 0.28
分析表中数据,以下说法不合理的是 ;
A.四次实验中电流表选用量程为0~0.6A
B.表中的数据均在误差范围内
C.此实验还可测量更多组数据
D.通过多次实验,可避免偶然性
(3)小成同学测量通过灯泡L1电流时,L1正常发光,L2忽亮忽灭,他接下来的操作应该是 。(写出一条即可)
【答案】L2 B 将灯泡L2拧一拧
【解析】(1)[1]由图乙可知,两灯泡并联,电流表在L2所在支路,因此测量的是通过L2电流。
(2)[2]A.由表中数据可知,分度值为0.02A,因此电流表选用的是0~0.6A量程,故A不符合题意;
B.由第4次实验数据可知,IC处的电流不在误差范围内,故B符合题意;
CD.本实验中多次测量可以避免偶然性,寻找普遍性规律,因此实验还可测量更多组数据,故CD不符合题意。
故选B。
(3)[3]由题意可知,L2忽亮忽灭,说明L2接触不良,因此可以将灯泡L2拧一拧。
6.(2023·四川甘孜)如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选“A”“B”或“C”)处的电流;
(2)小覃同学要测量通过L2的电流,只需将图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端移动到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(3)该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结论:
0.2 0.2 0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡进行实验。
【答案】C a 0.3 不相同
【解析】(1)[1]由图乙可知,电流表接在干路靠接电源负极处,此时电流表测量的是C处的电流。
(2)[2]要测量通过L2的电流,电流表与L2串联即可,只需将图乙中导线a的与灯泡L2相接的右端移动到电流表的负接线柱上即可。
[3]如图丙,电流表接量程,分度值为0.02A,读数为0.3A。
(4)[4]由于实验次数太少,步骤3得到的实验结论不具有普遍性,应选用不同规格的灯泡,多次测量,寻找普遍规律。
7.(2023·四川南充)小红同学利用图甲所示的电路来探究串联电路的部分特点。已知R1=20Ω、R2=10Ω、R3=8Ω、R4=4Ω,电源电压可调。
(1)请根据图甲所示电路图用笔画线,代替导线将图乙所示实物图补充完整 (此时电源电压为3V);
(2)电路连接完成后,闭合开关S,发现电压表有示数、电流表无示数;小红同学又将电压表并联在R2两端闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数。则电路中可能存在的故障是 (选填字母);
A.R1处断路 B.R2处短路 C.电流表处短路
(3)排除故障后,继续实验。实验中,小红同学调节了电源电压,换用了不同的电阻,分别将电压表并联在AB、BC、AC两端,收集的数据如表,表格中第2次实验空格处的数据为 。在误差范围内,探究串联电路中总电压与各部分电压关系时,分析表中数据可得到结论是 ;探究串联电路中电压与电阻关系时,分析表中数据可得到结论是 。
I/A UAB/V UBC/V UAC/V
1 R1与R2串联 0.1 2 1 3
2 R2与R3串联 2 1.6 3.6
3 R3与R4串联 0.4 3.2 1.6 4.8
4 R1与R4串联 0.3 6 1.2 7.2
【答案】 A 0.2 见解析 见解析
【解析】(1)[1]已知电源电压为3V,当R1、R2串联接入电路时,电路中的总电阻最小,则此时电路中的电流最大,最大电流
0.1A<0.6A,所以电流表选用的量程为0~0.6A。电流表要串联接入电路,且电流要从“+”接线柱流入,“-”接线柱流出,如图所示:
(2)[2]电路连接完成后,电压表测R1两端电压,闭合开关S,发现电压表有示数、电流表无示数,说明电路中存在断路;将电压表并联在R2两端,电压表测R2两端电压,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数,说明与电压表串联的电路是断路,即R1发生断路,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[3]当R2、R3串联接入电路时,通过它们的电流相等,电流大小
[4]探究串联电路中电压的关系时,分析表中数据可以发现
UAC=UAB+UBC
则可得出结论串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和。
[5]在串联电路中,通过电路的电流
则可得
将表格中数据代入上式子后,可以确认关系成立,故可得出结论:在串联电路中,各部分电路两端电压之比等于各电路的电阻之比。
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