162串并聯(lián)電路電壓的規(guī)律-2023-2024學年九年級物理全冊舉一反三（人教版）

16.2串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律（解析版）本節(jié)學習目標1.通過實驗探究串聯(lián)電路中的電壓規(guī)律；提高連接電路的能力，分析實驗，掌握規(guī)律，并能運用規(guī)律解決問題。2.通過實驗探究并聯(lián)電路中的電壓規(guī)律；提高連接電路的能力，分析實驗，掌握規(guī)律，并能運用規(guī)律解決問題。3.進一步提高對電壓表使用與電壓測量的理解。要點一串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律1.提出問題：串聯(lián)電路中各部分電路兩端電壓與總電壓有什么關系呢？2.猜想與假設：①串聯(lián)電路中各部分電路兩端的電壓相等；

②串聯(lián)電路中各部分電路兩端的電壓之和等于總電壓。3.實驗設計：實驗器材：兩節(jié)干電池，六只小燈泡(其中第二次實驗用的兩只相同)，1只電壓表，一只開關，導線若干。實驗步驟：①分別把電壓表并聯(lián)在如圖所示的電路中A、B兩點，B、C兩點，A、C兩點間測量電壓，看看它們之間有什么關系。②換上另外四只燈泡，再測兩次，看看是否還有同樣的關系。三次測量的電路圖分別如圖所示：4.進行實驗與記錄數(shù)據(jù)：按上述要求進行實驗，實驗記錄如下表所示。實驗序號A、B間電壓U1/VB、C間電壓U2/VA、C間電壓U/V11.41.6321.51.5331.81.235.分析與論證：從實驗過程和實驗記錄中可以看出，兩燈泡的規(guī)格相同時，U1=U2；當兩燈泡的規(guī)格不相同時，U1≠U2，但都滿足U1+U2=U。6.得出結論：串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和，即U=U1+U2。7.評估與交流：回顧以上操作，看看是否存在不妥的地方：讀數(shù)時是否實事求是?更換燈泡時是否換用了不同規(guī)格的?如果這些因素在實驗中都作了充分的考慮，實驗的結果應該是可靠的，各小組把實驗結果寫成實驗報告，并在班上進行交流和討論。要點詮釋：實驗探究過程中的注意事項：(1)連接實驗電路時，開關應斷開；電壓表應并聯(lián)在被測電路中；(2)應從電源正極(或負極)起按電路圖將元件逐個連接起來；(3)連接好電路后，要先用開關試觸，觀察電壓表的指針偏轉情況，確認無誤后，再閉合開關，觀察示數(shù)；(4)讀數(shù)時，要客觀、精確，視線與刻度線垂直，讀數(shù)完畢，斷開開關，切斷電源，整理好儀器；(5)電壓表的量程選擇得過小，會使指針偏轉過大，損壞電表；選擇得過大，會使指針偏轉過小，測量不準確；一般來說，選擇的量程，應使指針偏轉到刻度盤的之間?！纠浚?023·南充）某小組同學利用如圖所示電路探究串聯(lián)電路中的電壓關系。（1）下列操作不正確的是______A.連接電路時，開關S處于斷開狀態(tài)B.連接電壓表時，試觸后再選擇合適量程C.將電壓表A接點連線轉接至C接點，測量兩端電壓（2）測量燈泡兩端電壓時，兩燈突然熄滅，電壓表示數(shù)變?yōu)?，若故障可能是由某只燈泡“短路”或“開路”引起的，則發(fā)生故障的燈泡及故障類型是______；（3）該小組同學用電阻箱代替故障燈泡，繼續(xù)進行實驗，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。實驗次數(shù)第1次0.82.02.8第2次1.01.82.8第3次1.41.42.7分析表中實驗數(shù)據(jù)，在誤差允許范圍內，可得出的結論是______。A.串聯(lián)電路中各處電流相等B.燈泡阻值隨燈泡兩端電壓增大而增大C.串聯(lián)電路中電阻值越大的部分兩端電壓越大D.串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端的電壓之和【答案】①.C；②.開路（斷路）；③.D?！窘馕觥浚?）[1]A．為了安全，連接電路時，開關S應處于斷開狀態(tài)，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)電壓表的使用規(guī)則可知，連接電壓表時，試觸后再選擇合適量程，故B正確，不符合題意；C．將電壓表A接點連線轉接至C接點，電壓表的正負極接反了，無法測量兩端電壓，故C錯誤，符合題意；故選C。（2）[2]由于兩燈都熄滅，可知電路中沒有電流，又電壓表的示數(shù)為零，可知燈泡L2斷路或者L2開路。（3）[3]根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，電壓關系有在誤差范圍內，串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。故選D?！咀兪?】（2023·綏化）定值電阻R1和R2并聯(lián)在如圖甲所示電路中，電流表的示數(shù)為0.5A，通過R1的電流為0.3A，則通過R2的電流為______A；再將R1和R2串聯(lián)在如圖乙所示電路中，電源電壓為5V，電壓表示數(shù)為3V，則R1兩端的電壓為______V。【答案】①.0.2；②.2。【解析】[1]由圖甲可知，電阻R1、R2并聯(lián)，電流表測量干路電流。通過R1的電流為0.3A，根據(jù)并聯(lián)電路電流特點可知，通過R2的電流為0.5A0.3A=0.2A[2]由圖乙可知，R1和R2串聯(lián)，電壓表測量R2兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，R1兩端的電壓為5V3V=2V?！咀兪?】（2023·懷化）在圖所示電路中，閉合開關后電壓表的示數(shù)為2.5V，V的示數(shù)為4.5V，則電路的電源電壓為______V，燈兩端電壓為_______V?！敬鸢浮竣?4.5；②.2?！窘馕觥縖1]由電路圖知，兩燈串聯(lián)，電壓表V測電源電壓，V1測燈L1兩端的電壓，V2測燈L2兩端的電壓，所以電源電壓為4.5V。[2]據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點得，燈L2兩端電壓U2=UU1=4.5V2.5V=2V。【變式3】（2023·貴州?。┬∶骱托〖t用如圖甲所示電路探究“串聯(lián)電路電壓規(guī)律”，用新干電池作為電源。（1）接線時，開關應處于__________（選填“斷開”或“閉合”）狀態(tài)；小明檢查電路時發(fā)現(xiàn)__________（選填“電池”“關”或“燈座”）安裝錯誤；（2）正確安裝后，閉合開關，兩燈均不發(fā)光，小明用電壓表試接A、B接線柱，發(fā)現(xiàn)指針偏轉情況如圖乙所示，則可判斷__________發(fā)生了斷（開）路；（3）排除故障后，小明選用兩只小燈泡，只通過增加電池進行多次實驗；小紅僅更換小燈泡進行多次實驗。他們將電表接在不同位置進行測量，實驗記錄如下表。小明認為：誤差允許范圍內，串聯(lián)電路中各用電器兩端電壓相等且電之和等于電源電壓；小紅認為：串聯(lián)電路中各用電器兩端電壓之和等于電源電壓。請判斷誰的觀點更具普遍性并說理由：______________________________。小明實驗記錄：實驗次數(shù)UAB/VUCD/VUAD/V10.70.71.421.41.42.932.12.14.3小紅實驗記錄：實驗次數(shù)UAB/VUCD/VUAD/V41.80.92.751.41.42.86111.72.8（4）對比兩表，從小明的第__________次實驗記錄發(fā)現(xiàn)，兩人使用的電池數(shù)量相同，測得的電源電壓卻不相等。請你分析：兩人所測電源電壓的差值對應電路中哪些部分的電壓？__________（用圖中字母表示）。【答案】①.斷開；②.電池；③.燈L1；④.見解析；⑤.2；⑥.見解析?！窘馕觥浚?）[1]在連接電路過程中，為保護電路，開關應處于斷開狀態(tài)。[2]電池不能正極對正極，電池安裝錯誤。（2）[3]實驗中若發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉情況如圖乙，電壓表指針已經滿偏為3V，與電源電壓相等，說明電壓表與電源兩極連通，電壓表所測部分燈L1斷路。（3）[4]小紅的結論更具有普遍性，小紅選用規(guī)格不同的燈泡進行了多次實驗。（4）[5]每節(jié)新干電池電壓為1.5V，結合表格可知，小紅實驗中電源電壓與2節(jié)新干電池電壓接近，小明的第2次實驗中電壓2.9V與2節(jié)新干電池電壓接近。[6]串聯(lián)電路中各用電器兩端電壓之和等于電源電壓，實際情況下導線電阻較小但不為0，導線兩端也有一部分電壓，兩人所測電源電壓差值對應電路中導線BC、DF、EA兩端的電壓。要點二并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律1.提出問題：并聯(lián)電路兩端的總電壓跟各個支路兩端電壓有什么關系？2.猜想假設：①并聯(lián)電路各條支路兩端的電壓都相等；②并聯(lián)電路的總電壓等于各條電路兩端的電壓之和。3.設計實驗：實驗器材：兩節(jié)干電池，六只小燈泡(其中第二次實驗用的兩只相同)，1只電壓表，一只開關，導線若干。實驗步驟：別把電壓表并聯(lián)在如圖所示的電路中A、B兩點，C、D兩點，E、F兩點間測量電壓，看看它們之間有什么關系。②換上另外四只燈泡，再測兩次，看看是否還有同樣的關系。4.進行實驗與記錄數(shù)據(jù)：按上述要求進行實驗，實驗記錄如下表所示。實驗序號A、B間電壓U1/VC、D間電壓U2/VE、F間電壓U/V12.62.62.622.52.52.532.72.72.75.分析論證：并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等，等于總電壓（電源電壓）與燈泡的規(guī)格沒有關系。6.得出結論：并聯(lián)電路中的總電壓，等于各個支路兩端的電壓，各支路電壓相等即：U=U1=U2。要點詮釋：1.電壓與電流的對比：2.幾個常見電路元件的特殊處理我們在分析電路連接情況時，往往是針對用電器而言的，其它元件如開關、電壓表、電流表等這些“攔路虎”，對我們分析比較復雜的電路來說負面影響很大，如果既可將有些元件從電路圖中拆掉，又能保證那些元件拆掉后不影響用電器的原連接情況的的話，原電路圖就可以得到簡化，以便揭開“廬山真面目”。為此，我們完全可以依據(jù)所拆元件的特性進行簡化，其方法是：①開關：若是開關閉合，就在原開關處畫一導線連通，若是開關斷開，就將此路完全去掉不要。②電壓表：由于電壓表的電阻很大，因此可把連電壓表處當成開路，只須把電壓表拆掉即可。③電流表：由于電流表的電阻很小，因此可把連電流表處當成短路，電流表拆下處要用導線連通。通過上述方法所得的簡化圖表示出的用電器連接情況即為原電路中用電器連接情況。最好在草稿紙上處理，用鉛筆先畫出原電路圖后，從電源正極開始，逐一依序增刪，直到電源負極為止?！纠績蓚€小燈泡連接在電路中，無法觀察到它們是串聯(lián)還是并聯(lián)。閉合開關時，兩燈都正常發(fā)光。以下判斷正確的是（）。A．若燈兩端電壓都相等，則兩燈肯定是并聯(lián)；B．若流過燈的電流相等，則兩燈肯定是串聯(lián)；C．若取下一根導線兩燈都不亮，則原來兩燈肯定是串聯(lián)；D．若取下一燈，另一燈不亮，則原來兩燈肯定是串聯(lián)【答案】D。【解析】A．當兩燈并聯(lián)時，各個燈泡兩端電壓都相等且等于電源電壓，但是當兩個完全一樣的小燈泡串聯(lián)時，各個燈泡兩端電壓也會相等且等于電源電壓的一半，所以若燈兩端電壓都相等，兩燈也可能是串聯(lián)，故A錯誤；B．若兩個完全一樣的小燈泡并聯(lián)時，由于燈泡的電阻相等，兩端電壓相等，流過燈的電流也相等，所以若流過燈的電流相等，兩燈也可能是并聯(lián)，故B錯誤；C．在并聯(lián)電路中，若在干路取下一根導線，兩燈都不會亮，所以取下一根導線兩燈都不亮，原來兩燈也可能是并聯(lián)，故C錯誤；D．串聯(lián)電路是各用電器順次連接，只有一條閉合回路，若取下一燈，就造成電路斷路，另一燈就會不亮，所以若取下一燈，另一燈不亮，則原來兩燈肯定是串聯(lián)，故D正確。故選D?！咀兪?】（2023·常德）如圖所示的電路，閉合開關后兩燈均不發(fā)光且電流表、電壓表示數(shù)均為零?，F(xiàn)將兩燈泡位置互換后再次閉合開關，電流表示數(shù)仍為零，電壓表指針明顯偏轉。根據(jù)以上信息判斷該電路故障可能為（）。A.L1斷路、L2斷路 B.L1斷路、L2通路C.L1通路、L2斷路 D.L1短路、L2斷路【答案】B。【解析】由圖可知兩只燈泡串聯(lián)，電壓表測量L2兩端的電壓；閉合開關，兩只燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路故障；電壓表無示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源的正負極之間有開路，即可能是燈L1斷路，也可能是L1、L2同時斷路；將電燈L1、L2的位置對調，閉合開關，電流表無示數(shù)，說明電路中仍然有斷路故障；電壓表有示數(shù)，說明此時電壓表兩接線柱到電源的正負極之間是通路，所以燈L2、電流表、開關都是完好的，則故障是燈L1斷路。故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。【變式2】關于如圖所示的電路，忽略導線的電阻，在S1，S2都閉合后，下列說法正確的是（）。A．L1與L2的亮度一定不同 B．L1與L2兩端的電壓一定不相等C．若L1被短路，則L2一定不亮 D．通過L1與L2的電流一定相等【答案】C?！窘馕觥緼D．如圖可知，在S1、S2都閉合后，兩燈泡并聯(lián)；由于燈泡的規(guī)格不知道，其電阻值也是未知，根據(jù)和P＝UI可知，通過兩個燈泡的電流和亮度無法判定，可能相等，也可能不相等，故AD錯誤；B．并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，所以L1與L2兩端的電壓一定相等，故B錯誤；C．若L1被短路，那么出現(xiàn)電源短路情況，所有用電器都不能夠工作，所以L2一定不亮，故C正確。故選C?！咀兪?】小明和小亮探究“并聯(lián)電路電壓的關系”，小明先按圖甲所示電路圖連成圖乙的實物圖（電壓表尚未連接）。（1）小亮一眼就看出了小明連接的錯誤，并指出如果直接閉合開關將出現(xiàn)（選填“開路”或“短路”）現(xiàn)象，小燈泡L1、L2都不會亮，還可能造成損壞。（2）小亮只更改跟L1、L2的四個接線柱A、B、C、D相連的某根導線的一端，就使電路連接正確了．請在需要改動的導線上打×并改正（指出一種即可）。（3）接下來，他們按圖丙所示電路圖連接了三個電壓表．實驗過程中，電壓表V2的示數(shù)如圖丁所示，則電壓表V的示數(shù)是V?！敬鸢浮浚?）短路；電源；（2）圖見；解析；（3）2.5?！窘?/p>