资源简介

第2节　串、并联电路中电压的规律
学习目标
1. 能通过实验探究得出串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和（U=U +U +…+U ）；
2. 能通过实验探究得出并联电路中各支路电压与电源电压相等（U=U =U =…=U ）；
3. 掌握电压表在串并联电路中的使用，能选择合适量程，会判断电路故障；
4. 能用不同规格的小灯泡多次实验，得出普遍性规律。
课前·自主预习
一、串联电路的电压规律
阅读教材,完成下列问题。
1.要想探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系,应该怎样设计实验
2.在由两个小灯泡组成的串联电路中,电源两端的电压等于___________。这个结论也适用于由多个小灯泡组成的串联电路。
3.串联电池组两端的电压等于每节电池两端的电压____________。
二、并联电路的电压规律
阅读教材,完成下列问题。
1.要想探究并联电路中各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系,应该怎样设计实验
2.并联电路中两个支路上小灯泡两端的电压与电源两端的电压________。这一结论也适用于由多个小灯泡组成的并联电路。
课堂·互动理解
一、串联电路的电压规律
实验:探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系。
【实验思路】如图所示,用电压表分别测出小灯泡L 、L ,以及电源两端的电压U_AB、U_BC、U_AC,分析这些电压之间的关系,找出串联电路中电压的规律。
【实验过程】(1)设计实验电路,如图所示。
(2)选用不同规格的小灯泡L 、L 连接成串联电路。
(3)将电压表的两端分别连接A与B、B与C、A与C,测量电压U_AB、U_BC、U_AC,并将实验数据记录在表格中。
(4)换用不同规格的两个小灯泡,重做上述实验。
(5)实验数据如下表所示。
小灯泡规格 A、B两端的电压U_AB/V B、C两端的电压U_BC/V A、C两端的电压U_AC/V
小灯泡L 、L
小灯泡L 、L
小灯泡L 、L
【实验结论】在由两个小灯泡组成的串联电路中,电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和。这个结论也适用于由多个小灯泡组成的串联电路。表达式为U=U +U +…+U 。
【反思总结】探究串联电路的电压规律实验常考的四个问题：(1)小灯泡的选择:为了得到普遍性规律,应该选用不同规格的小灯泡进行实验。(2)电压表的使用规则:注意测量范围的选择及接线是否正确。(3)电路故障问题:用电压表判断电路故障时,若电压表的示数为0,则与电压表并联部分被短路或电路其他部分断路;若电压表的示数很大,接近电源电压,则与电压表并联部分为断路。(4)实验改进:用一个电压表分别测量三处电压时,需要拆、装线,实验改用三个相同的电压表可以直接测出三处的电压值,既节约时间,又便于观察实验现象。
跟踪训练1(2025·四川资阳中考)
为了探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系,某实验小组准备了如下实验器材。
A.蓄电池组一个(电压为6 V)
B.小灯泡两类规格(额定电压分别为3.8 V,3 V)各若干个
C.电压表三个(测量范围0~3 V,0~15 V)
D.开关一个,导线若干
(1)通过讨论,实验小组设计了如图甲所示的电路图,L 、L 均选用额定电压为3 V的小灯泡,由于实验前未明确L 、L 两端的电压大小,所以电压表V 、V 的测量范围应__________。
(2)之后接入电压表V,完成实物连线如图乙所示,经检查有一根导线连接错误,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线表示导线,画出正确的接法。
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现L 不亮,V 几乎不偏转,L 过亮,V 超过测量范围,造成这一现象的原因可能是L 发生了__________(选填“短路”或“断路”)。
(4)故障排除后,测量结果如下表所示,V 的示数如图丙所示,请将相应的读数填入下表。
电压表 V V V
示数U/V 2.6 2.7 5.5
(5)结合上述测量结果,实验小组提出如下猜想:在实验误差允许的范围内,串联电路中电源两端电压等于各用电器两端的电压之和,且各用电器两端电压均分电源两端电压。你认为该猜想____________(选填“可靠”或“不可靠”),理由是________________________________________。
二、并联电路的电压规律
实验:探究并联电路中各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系。
【实验思路】如图所示,分别测出小灯泡L 、L 以及电源两端的电压,分析实验数据,找出并联电路中各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系。
【实验过程】(1)设计实验电路,如图甲所示。
(2)选用不同规格的小灯泡L 、L 连接电路。
(3)将电压表的两端分别连接A与B、C与D、E与F,测量电压U_AB、U_CD、U_EF,把测量数据记录在表格中。
(4)换用不同规格的小灯泡,重做上述实验。
小灯泡规格 A、B两端的电压U_AB/V C、D两端的电压U_CD/V E、F两端的电压U_EF/V
小灯泡L 、L
小灯泡L 、L
小灯泡L 、L
【实验结论】并联电路中两个支路上小灯泡两端的电压与电源两端的电压相等。这一结论也适用于由多个小灯泡组成的并联电路。表达式为U=U =U =…=U 。
跟踪训练2
某小组做探究并联电路中电压特点的实验。
(1)如图甲所示,根据电路图,用笔画线表示导线,将实物连接起来。
(2)连接电路时,开关应处于____________状态。
(3)正确连接好电路后,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为________ V。
(4)测得小灯泡L 两端电压后,再测得小灯泡L 两端电压和A、B两端电压,记录数据。改变两个小灯泡的规格,重复以上操作,其目的是______________________________。
(5)评估交流环节中,有同学提出:实验中连接完电路,闭合开关,发现电压表指针反向偏转,原因是____________________________________。
课后·知能演练
基础巩固
1.观察如图所示的手电筒结构图,灯泡工作时的电压约为(　　)
A.0.3 V B.1.5 V
C.3 V D.4 V
2.如图所示,在探究串联电路中的电压关系时,小华同学用电压表测出ab、bc、ac两端的电压分别为Uab=2 V,Ubc=2 V,Uac=4 V,在表格中记录数据后,下一步应该做的是(　　)
A.整理器材,结束实验
B.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
C.分析数据,得出结论
D.换用电压表的另一量程,再测出一组电压值
3.如图所示的电路中,闭合开关,电压表V1的示数为6 V,电压表V2的示数为3.4 V。下列说法不正确的是(　　)
A.电压表V2测L1两端电压
B.将电压表V2换成电流表,则L1亮,L2不亮
C.L1两端电压为2.6 V
D.电源电压为6 V
4.图甲是测量电压的电路图,闭合开关时,图乙、丙分别是两个电表V1、V2指针的指示情况,则L1、L2两端的电压分别是(　　)
A.0.5 V和2.5 V B.0.5 V和0.5 V
C.2.5 V和0.5 V D.2.5 V和2.5 V
5.在如图所示的电路中,闭合开关后电压表V1的示数为2.5 V,V的示数为4.5 V,则电路的电源电压为　　　　 V,灯L2两端电压为　　　　 V。
6.如图所示,取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,制成一个水果电池。
(1)用电压表测量电压,该水果电池电压为　　　　 V,水果电池将　　　　能转化为电能。
(2)该水果电池正极是　　　　(选填“铁片”或“铜片”)。
(3)为获得更高电压,可以将多个水果电池　　　　联。
7.(2025·江苏徐州中考)小明用两个规格相同的小灯泡探究串联电路中电压的特点。
(1)实验电路如图甲所示,请用笔画线表示导线,将电路连接完整。
(2)正确连接电路,闭合开关,发现电压表有示数,两个小灯泡都不亮。故障原因可能是　　　　　　　　　。
A.L1短路 B.L2短路
C.开关断路 D.L1或L2断路
(3)故障排除后进行实验,电压表的示数如图乙所示,电压为　　　　 V。
(4)用电压表测出小灯泡L1两端电压为2.5 V,小灯泡L2两端电压也为2.5 V。小明由此得出结论:串联电路中,各用电器两端电压相等。请你指出小明实验中存在的问题。
素养提升
8.如图甲所示,闭合开关后两个电压表V1和V2的指针偏转角度相同,位置如图乙所示,下列说法正确的是(　　)
A.灯L2两端电压为2.4 V
B.灯L1两端电压为9.6 V
C.若L1灯丝烧断,则电压表V2示数变小
D.若灯L2发生短路,则电压表V2示数等于12 V
9.如图所示,电源由4节全新干电池串联组成,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　　　　 V,灯L2两端的电压为　　　　 V。
拓展探究
10.如图所示,电源电压恒为3 V,只闭合开关S和S1,电流表A的示数为0.1 A;只闭合开关S和S2,电流表A的示数为0.3 A;开关S、S1、S2都闭合,电流表A的示数为0.5 A。开关S、S1、S2都闭合时,灯泡L1、L2、L3连接方式是　　　　联,灯泡L1两端的电压为　　　　 V,通过灯泡L2的电流为　　　　 A。
参考答案
课前·自主预习
一、1.将两个灯泡连接成串联电路,用电压表分别测各用电器和电源两端的电压,换用规格不同的灯泡重复实验。2.各小灯泡两端的电压之和。3.之和。
二、1.将两个灯泡连接成并联电路,用电压表分别测出各支路和电源两端的电压,换用规格不同的灯泡重复实验。2.相等。
课堂·互动理解
跟踪训练1：(1)0~15 V;(3)短路;(4)V =2.7 V;(5)不可靠;实验仅采用相同额定电压的小灯泡开展一次实验,结论不具有普遍性。
跟踪训练2：(2)断开;(3)2.8 V;(4)多次测量,以得到普遍的规律;(5)电压表正、负接线柱接反了。
课后练习
1.C
2.B　解析 由Uab=2 V、Ubc=2 V、Uac=4 V可知,两个小灯泡的规格相同,为避免实验数据的偶然性,得出具有普遍性的结论,实验时应换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值,然后分析数据,得出科学性和普遍性的实验结论,B符合题意。
3.A　解析 由题图知,闭合开关时,电压表V2测L2两端电压,A错误。将电压表V2换成电流表,在开关闭合后,灯泡L2被短路,L1亮,L2不亮,B正确。闭合开关,两灯串联,电压表V1测电源电压,V2测L2两端的电压,由题意知电源电压U=6 V,L2两端的电压U2=3.4 V,根据串联电路的电压规律可得,L1两端的电压U1=U-U2=6 V-3.4 V=2.6 V,C、D正确。
4.D　解析 由图甲知,L1、L2并联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L2两端的电压,根据并联电路的电压规律知,电压表V1的示数等于电压表V2的示数,由此可推断电压表V1选用的测量范围是0~15 V,其分度值是0.5 V,读数为2.5 V,即L1两端电压为2.5 V,电压表V2选用的测量范围是0~3 V,其分度值是0.1 V,读数为2.5 V,即L2两端的电压为2.5 V,D符合题意。
5.4.5　2
解析 由题图知,两灯串联,电压表V测电源电压,V1测灯L1两端的电压,V2测灯L2两端的电压,所以电源电压为4.5 V;根据串联电路的电压特点得灯L2两端电压U2=U-U1=4.5 V-2.5 V=2 V。
6.(1)0.6　化学　(2)铜片　(3)串
解析 (1)由题图知,电压表选择的测量范围是0~3 V,分度值为0.1 V,水果电池的电压为0.6 V,水果电池工作时,消耗化学能,产生电能,将化学能转化为电能。(2)电压表使用时,电流从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出,即电压表的正接线柱连接电源的正极,因此铜片是电池的正极,铁片是电池的负极。(3)串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和,所以若想增大水果电池的电压,可将多个水果电池串联。
7.(1)如图所示　(2)D　(3)5　(4)选用的小灯泡规格相同,且实验次数太少
解析 (1)用两个小灯泡探究串联电路电压的特点,两灯串联。(2)正确连接电路,闭合开关,两灯串联,电压表测电源电压,两个小灯泡都不亮,电路可能断路,发现电压表有示数,电压表与电源连通。若L1短路或L2短路,电路为通路,另一灯发光,A、B不符合题意。若开关断路,电压表与电源没有连接,电压表没有示数,C不符合题意。L1或L2断路,两灯都不发光,但电压表与电源连通,有示数,D符合题意。(3)故障排除后进行实验,电压表的示数如题图乙所示,电压表选用大的测量范围,分度值为0.5 V,电压为 5 V。(4)之所以得出“串联电路中,各用电器两端电压相等”的结论,是因为选用的器材规格相同,且只根据一组实验数据得出结论,实验次数太少。
8.D　解析 由题图知,开关闭合后,L1、L2串联,电压表V1测电源电压,V2测L1两端的电压,由串联电路的电压规律可知,V1示数应大于V2的示数,但V1和V2的指针偏转角度相同,所以V1使用的测量范围是0~15 V,分度值为0.5 V,由图乙可知其示数为12 V,即电源电压U=12 V,V2使用的测量范围是0~3 V,分度值为0.1 V,由图乙可知其示数为2.4 V,即L1两端电压U1=2.4 V,则L2两端电压U2=U-U1=12 V-2.4 V=9.6 V,A、B错误。若L1灯丝烧断,电压表V2与灯L2串联后接在电源上,此时电压表V2测电源电压,则此时V2的示数为12 V,所以电压表V2示数变大,C错误。若灯L2发生短路,电路为L1的简单电路,电源电压全部加在L1的两端,则此时L1两端的电压等于12 V,D正确。
9.6　3.5
解析 电源电压U=4×1.5 V=6 V;当S1闭合、S2断开时,L1、L2串联,电压表测L1两端的电压,此时电压表示数为2.5 V,即L1两端的电压为U1=2.5 V;当S1断开、S2闭合时,L1、L2仍然串联,电压表测电源电压,所以此时电压表示数为6 V,此时L1两端的电压仍然为2.5 V,由串联电路的电压规律可知,灯L2两端的电压U2=U-U1=6 V-2.5 V=3.5 V。
10.并　3　0.1
解析 由题图可知,只闭合开关S和S1时,只有灯L3可以发光,电流表A的示数为0.1 A,所以通过灯L3的电流为0.1 A;只闭合开关S和S2时,只有灯L1可以发光,电流表A的示数为0.3 A,所以通过灯L1的电流为0.3 A;开关S、S1、S2都闭合时,灯泡L1、L2、L3并列连接在电源两极上,是并联关系,电流表在干路上,此时电流表A的示数为0.5 A,已知电源电压恒为3 V,因为并联电路各支路两端的电压相等,都等于电源电压,所以灯泡L1两端的电压为3 V。根据并联电路各支路可独立工作、互不影响,通过灯L1、L3的电流不变,则通过灯泡L2的电流I2=I-I1-I3=0.5 A-0.3 A-0.1 A=0.1 A。
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