Question

17．小紅同學(xué)對(duì)串聯(lián)電路進(jìn)行探究，她先后連接的電路如圖甲、乙所示，已知R₁的阻值是4歐，電源是兩節(jié)干電池，甲、乙兩電路圖中電源是同一電池組，電壓表規(guī)格相同．
實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示：

電壓表V	電壓表V1	電壓表V2	電壓表V3
3.0伏	1.2伏	1.5伏	2.7伏

（1）分析電壓表V₁、V₂、V₃示數(shù)，可得出的串聯(lián)電路的特點(diǎn)是串聯(lián)電路中總電壓等于各部分電路電壓之和．或U₃=U₁+U₂；
（2）開(kāi)關(guān)閉合1分鐘，電阻R₂放出的熱量是多少？
（3）小紅繼續(xù)探究串聯(lián)電路的特點(diǎn)，先把電流表接在R₁與R₂之間，再接在R₁與電源之間，最后接在R₂與電源之間，她探究的問(wèn)題是探究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)；
（4）小紅仔細(xì)分析記錄的電壓表的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)電壓表V₁與電壓表V₂示數(shù)之和與電壓表V₁示數(shù)相等，而與電壓表V的示數(shù)有差異，是不是測(cè)量過(guò)程有錯(cuò)誤？她認(rèn)真仔細(xì)地又測(cè)量?jī)纱�，�?shù)據(jù)無(wú)誤．這是為什么？請(qǐng)你提出一個(gè)合理的假設(shè)通電時(shí)電源本身可能消耗電能，所以電壓降低．

Answer 1

分析 （1）分析表中相關(guān)數(shù)據(jù)可以得出串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得電路中電流，串聯(lián)電路中電流處處相等，已知電阻R₂兩端電壓可求得R₂的阻值，利用W=Q=I²Rt可求得開(kāi)關(guān)閉合1分鐘，電阻R₂放出的熱量
（3）當(dāng)電流表接在串聯(lián)電路的不同位置時(shí)，是探究串聯(lián)電路各處的電流關(guān)系．
（4）猜想時(shí)不能太隨意，要有根據(jù)地去猜想．把電阻串聯(lián)后接入電路，兩個(gè)電阻兩端的電壓不等于電源電壓，說(shuō)明還有元件承擔(dān)了一部分電壓，分析圖中的元件可以猜想，電源本身有電阻，可能會(huì)承擔(dān)電壓．

解答 解：（1）分析圖乙可知，電壓表V₁測(cè)的是R₁兩端的電壓，V₂測(cè)的是R₂兩端的電壓，V₃測(cè)的是R₁和R₂串聯(lián)后的總電壓，根據(jù)電壓表的示數(shù)，可以得出串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路電壓之和的結(jié)論．
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中電流I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.2V}{4Ω}$=0.3A，
串聯(lián)電路中電流處處相等，則I₂=I₁=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω，
開(kāi)關(guān)閉合1分鐘，電阻R₂放出的熱量W=Q=${I}_{1}^{2}$R₂t=（0.3A）²×5Ω×60s=27J．
（3）分別把電流表接到串聯(lián)電路的不同位置，通過(guò)分析比較每次電流表的示數(shù)，可以探究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)．
（4）電源由兩節(jié)干電池串聯(lián)，則電源電壓為3V，而在實(shí)驗(yàn)中測(cè)的是串聯(lián)電路的總電壓只有2.7V，小于電源電壓，說(shuō)明還有0.3V的電壓可能被電源承擔(dān)，所以可以猜想通電時(shí)電源本身可能消耗電能，所以電壓降低．
故答案為：（1）串聯(lián)電路中總電壓等于各部分電路電壓之和．或U₃=U₁+U₂；
（2）電阻R₂放出的熱量是27J；
（3）探究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)；
（4）通電時(shí)電源本身可能消耗電能，所以電壓降低．

點(diǎn)評(píng) 該題通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)考查了串聯(lián)電路的電壓和電流的特點(diǎn)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的能力．