Question

7．小明和小華用小燈泡做串并聯電路的實驗：
（一）小明在“研究串聯電路特點”的實驗中，將一個小燈泡L和一個LED燈串聯后接入如圖甲的電路，閉合開關S₁，發現LED燈亮而小燈泡L不亮，針對這種現象，同學們提出了以下猜想：

猜想一：小燈泡L處發生短路；
猜想二：LED燈電阻很大，導致電路電流很�。�
為了驗證實驗猜想，小明同學進行如下實驗：
實驗一：在圖甲電路中，將一根導線并聯在LED燈的兩端，閉合開關S，根據觀察的現象否定了猜想一；
實驗二：按圖乙所示的電路對LED燈的電阻進行測量，閉合開關S₁，一次移動滑動變阻器的滑片，獲得多組數據如表，經分析，結果支持猜想二．

次數	電壓/V	電流/mA	電阻/Ω
1	1.4	12	116.7
2	1.6	14	114.3
3	1.8	16	112.5

（1）“實驗一”中．觀察到的現象是小燈泡L發光．
（2）“實驗二”中，某次測量時電壓表示數如圖丙所示，此時電壓表示數為2.3V．
（3）在實驗二測定LED燈電阻的過程中，滑動變阻器的滑片應向b端滑動．
（二）小華針對“在家庭電路中，離金湖線距離不同的用電器兩端的電壓是否完全相同”的問題進行探究．
（1）首先設想用量程為0-15V的電壓表，直接測量家庭電路上各用電器兩端的電壓，并進行比較，請問這個設想可行嗎？不可行．原因是電壓表的量程太小．
（2）然后利用如圖2所示電路模擬家庭電路進行探究，所以導線選用電阻可以忽略不計的粗銅絲，結果應該是燈L₁、L₂兩端的電壓相等．
（3）最后在實際實驗中，小華用滑動變阻器上的電阻絲代替了導線ab和cd，因電阻較大，發現規格完全相同的等L₁、L₂亮度不同．于是他依據“規格相同的電燈亮度不同，是由于電燈兩端的電壓不同，導線實際功率不同”并得出了：“如果導線的電阻較大，離進戶線不同的電燈兩端電壓不同”的結論．

Answer 1

分析 一、（1）若小燈泡L處發生短路，當將一根導線并聯在圖甲電路中LED燈的兩端時，燈泡不會發光；
（2）根據電壓表所選量程，可知其分度值，結合指針位置可得出此時電壓表示數；
（3）根據串聯分壓和歐姆定律分析；
二、（1）使用電壓表測量某段電路兩端電壓時，被測電壓不能超過電壓表的量程；
（2）并聯電路中，各支路兩端的電壓相等，據此分析；
（3）串聯電路中，總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和，據此分析．

解答 解：一、（1）若小燈泡L處發生短路，當將一根導線并聯在圖甲電路中LED燈的兩端時，電流流經導線，燈泡不會發光，但根據觀察到的現象否定了猜想，說明小燈泡L發光；
（2）由圖可知，電壓表所選量程為0～3V，分度值為0.1V，則由指針位置可知此時電壓表示數為2.3V；
（3）測定LED燈電阻，需要LED燈兩端電壓和流經LED燈電流的數值，猜想二：LED燈電阻很大導致電路電流很小，電流表不能顯示讀數，因此要減小滑動變阻器兩端電壓，即滑動變阻器的滑片向b端或右端移動．
二、（1）家庭電路的電壓為220V，僅從量程考慮，0～15伏的電壓表量程太小，不能用該電壓表測量家用電器兩端的電壓；
（2）銅導線導線與燈泡串聯，導線電阻很小，可忽略不計，兩燈泡并聯接入電路，所以兩燈泡L₁和L₂兩端的電壓相等；
（3）導線由拆自舊滑動變阻器上的電阻絲，電阻較大，與燈泡串聯接入電路，由串聯電路的電壓關系可知：U_電源=U_導線+U_燈泡，
與燈L₂串聯的導線較長，所以與燈L₂串聯的導線的電阻較大，根據串聯電路的分壓原理可知，與燈L₂串聯的導線兩端的電壓較大，所以L₂兩端的實際電壓較小，小于L₁兩端的電壓；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，規格相同的電燈亮度不同，是由于電燈兩端的實際電壓不同，導致實際功率不同．
故答案為：
一、（1）小燈泡L發光；（2）2.3；（3）b；
二、（1）電壓表的量程太��；（2）相等；（3）不同．

點評 此題是探究伏安法測電阻的實驗，考查了電路的故障分析、電壓表的讀數、歐姆定律、串并聯電路電壓的關系、實際功率等多個知識點，難易程度適中．