162串并联电路电压的规律-2023-2024学年九年级物理全册举一反三（人教版）

16.2串、并联电路中电压的规律（解析版）本节学习目标1.通过实验探究串联电路中的电压规律；提高连接电路的能力，分析实验，掌握规律，并能运用规律解决问题。2.通过实验探究并联电路中的电压规律；提高连接电路的能力，分析实验，掌握规律，并能运用规律解决问题。3.进一步提高对电压表使用与电压测量的理解。要点一串联电路中电压的规律1.提出问题：串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系呢？2.猜想与假设：①串联电路中各部分电路两端的电压相等；

②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。3.实验设计：实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。实验步骤：①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。三次测量的电路图分别如图所示：4.进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。实验序号A、B间电压U1/VB、C间电压U2/VA、C间电压U/V11.41.6321.51.5331.81.235.分析与论证：从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1+U2=U。6.得出结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。7.评估与交流：回顾以上操作，看看是否存在不妥的地方：读数时是否实事求是?更换灯泡时是否换用了不同规格的?如果这些因素在实验中都作了充分的考虑，实验的结果应该是可靠的，各小组把实验结果写成实验报告，并在班上进行交流和讨论。要点诠释：实验探究过程中的注意事项：(1)连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中；(2)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个连接起来；(3)连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数；(4)读数时，要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，断开开关，切断电源，整理好仪器；(5)电压表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确；一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的之间。【例】（2023·南充）某小组同学利用如图所示电路探究串联电路中的电压关系。（1）下列操作不正确的是______A.连接电路时，开关S处于断开状态B.连接电压表时，试触后再选择合适量程C.将电压表A接点连线转接至C接点，测量两端电压（2）测量灯泡两端电压时，两灯突然熄灭，电压表示数变为0，若故障可能是由某只灯泡“短路”或“开路”引起的，则发生故障的灯泡及故障类型是______；（3）该小组同学用电阻箱代替故障灯泡，继续进行实验，记录数据如下表所示。实验次数第1次0.82.02.8第2次1.01.82.8第3次1.41.42.7分析表中实验数据，在误差允许范围内，可得出的结论是______。A.串联电路中各处电流相等B.灯泡阻值随灯泡两端电压增大而增大C.串联电路中电阻值越大的部分两端电压越大D.串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和【答案】①.C；②.开路（断路）；③.D。【解析】（1）[1]A．为了安全，连接电路时，开关S应处于断开状态，故A正确，不符合题意；B．根据电压表的使用规则可知，连接电压表时，试触后再选择合适量程，故B正确，不符合题意；C．将电压表A接点连线转接至C接点，电压表的正负极接反了，无法测量两端电压，故C错误，符合题意；故选C。（2）[2]由于两灯都熄灭，可知电路中没有电流，又电压表的示数为零，可知灯泡L2断路或者L2开路。（3）[3]根据表格中的数据可知，电压关系有在误差范围内，串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和。故选D。【变式1】（2023·绥化）定值电阻R1和R2并联在如图甲所示电路中，电流表的示数为0.5A，通过R1的电流为0.3A，则通过R2的电流为______A；再将R1和R2串联在如图乙所示电路中，电源电压为5V，电压表示数为3V，则R1两端的电压为______V。【答案】①.0.2；②.2。【解析】[1]由图甲可知，电阻R1、R2并联，电流表测量干路电流。通过R1的电流为0.3A，根据并联电路电流特点可知，通过R2的电流为0.5A0.3A=0.2A[2]由图乙可知，R1和R2串联，电压表测量R2两端的电压，根据串联电路电压规律可知，R1两端的电压为5V3V=2V。【变式2】（2023·怀化）在图所示电路中，闭合开关后电压表的示数为2.5V，V的示数为4.5V，则电路的电源电压为______V，灯两端电压为_______V。【答案】①.4.5；②.2。【解析】[1]由电路图知，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4.5V。[2]据串联电路的电压特点得，灯L2两端电压U2=UU1=4.5V2.5V=2V。【变式3】（2023·贵州省）小明和小红用如图甲所示电路探究“串联电路电压规律”，用新干电池作为电源。（1）接线时，开关应处于__________（选填“断开”或“闭合”）状态；小明检查电路时发现__________（选填“电池”“关”或“灯座”）安装错误；（2）正确安装后，闭合开关，两灯均不发光，小明用电压表试接A、B接线柱，发现指针偏转情况如图乙所示，则可判断__________发生了断（开）路；（3）排除故障后，小明选用两只小灯泡，只通过增加电池进行多次实验；小红仅更换小灯泡进行多次实验。他们将电表接在不同位置进行测量，实验记录如下表。小明认为：误差允许范围内，串联电路中各用电器两端电压相等且电之和等于电源电压；小红认为：串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性并说理由：______________________________。小明实验记录：实验次数UAB/VUCD/VUAD/V10.70.71.421.41.42.932.12.14.3小红实验记录：实验次数UAB/VUCD/VUAD/V41.80.92.751.41.42.86111.72.8（4）对比两表，从小明的第__________次实验记录发现，两人使用的电池数量相同，测得的电源电压却不相等。请你分析：两人所测电源电压的差值对应电路中哪些部分的电压？__________（用图中字母表示）。【答案】①.断开；②.电池；③.灯L1；④.见解析；⑤.2；⑥.见解析。【解析】（1）[1]在连接电路过程中，为保护电路，开关应处于断开状态。[2]电池不能正极对正极，电池安装错误。（2）[3]实验中若发现电压表指针偏转情况如图乙，电压表指针已经满偏为3V，与电源电压相等，说明电压表与电源两极连通，电压表所测部分灯L1断路。（3）[4]小红的结论更具有普遍性，小红选用规格不同的灯泡进行了多次实验。（4）[5]每节新干电池电压为1.5V，结合表格可知，小红实验中电源电压与2节新干电池电压接近，小明的第2次实验中电压2.9V与2节新干电池电压接近。[6]串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压，实际情况下导线电阻较小但不为0，导线两端也有一部分电压，两人所测电源电压差值对应电路中导线BC、DF、EA两端的电压。要点二并联电路中电压的规律1.提出问题：并联电路两端的总电压跟各个支路两端电压有什么关系？2.猜想假设：①并联电路各条支路两端的电压都相等；②并联电路的总电压等于各条电路两端的电压之和。3.设计实验：实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。实验步骤：别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，C、D两点，E、F两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。4.进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。实验序号A、B间电压U1/VC、D间电压U2/VE、F间电压U/V12.62.62.622.52.52.532.72.72.75.分析论证：并联电路中各支路两端电压相等，等于总电压（电源电压）与灯泡的规格没有关系。6.得出结论：并联电路中的总电压，等于各个支路两端的电压，各支路电压相等即：U=U1=U2。要点诠释：1.电压与电流的对比：2.几个常见电路元件的特殊处理我们在分析电路连接情况时，往往是针对用电器而言的，其它元件如开关、电压表、电流表等这些“拦路虎”，对我们分析比较复杂的电路来说负面影响很大，如果既可将有些元件从电路图中拆掉，又能保证那些元件拆掉后不影响用电器的原连接情况的的话，原电路图就可以得到简化，以便揭开“庐山真面目”。为此，我们完全可以依据所拆元件的特性进行简化，其方法是：①开关：若是开关闭合，就在原开关处画一导线连通，若是开关断开，就将此路完全去掉不要。②电压表：由于电压表的电阻很大，因此可把连电压表处当成开路，只须把电压表拆掉即可。③电流表：由于电流表的电阻很小，因此可把连电流表处当成短路，电流表拆下处要用导线连通。通过上述方法所得的简化图表示出的用电器连接情况即为原电路中用电器连接情况。最好在草稿纸上处理，用铅笔先画出原电路图后，从电源正极开始，逐一依序增删，直到电源负极为止。【例】两个小灯泡连接在电路中，无法观察到它们是串联还是并联。闭合开关时，两灯都正常发光。以下判断正确的是（）。A．若灯两端电压都相等，则两灯肯定是并联；B．若流过灯的电流相等，则两灯肯定是串联；C．若取下一根导线两灯都不亮，则原来两灯肯定是串联；D．若取下一灯，另一灯不亮，则原来两灯肯定是串联【答案】D。【解析】A．当两灯并联时，各个灯泡两端电压都相等且等于电源电压，但是当两个完全一样的小灯泡串联时，各个灯泡两端电压也会相等且等于电源电压的一半，所以若灯两端电压都相等，两灯也可能是串联，故A错误；B．若两个完全一样的小灯泡并联时，由于灯泡的电阻相等，两端电压相等，流过灯的电流也相等，所以若流过灯的电流相等，两灯也可能是并联，故B错误；C．在并联电路中，若在干路取下一根导线，两灯都不会亮，所以取下一根导线两灯都不亮，原来两灯也可能是并联，故C错误；D．串联电路是各用电器顺次连接，只有一条闭合回路，若取下一灯，就造成电路断路，另一灯就会不亮，所以若取下一灯，另一灯不亮，则原来两灯肯定是串联，故D正确。故选D。【变式1】（2023·常德）如图所示的电路，闭合开关后两灯均不发光且电流表、电压表示数均为零。现将两灯泡位置互换后再次闭合开关，电流表示数仍为零，电压表指针明显偏转。根据以上信息判断该电路故障可能为（）。A.L1断路、L2断路 B.L1断路、L2通路C.L1通路、L2断路 D.L1短路、L2断路【答案】B。【解析】由图可知两只灯泡串联，电压表测量L2两端的电压；闭合开关，两只灯泡都不亮，电流表无示数，说明电路中有断路故障；电压表无示数，说明电压表两接线柱到电源的正负极之间有开路，即可能是灯L1断路，也可能是L1、L2同时断路；将电灯L1、L2的位置对调，闭合开关，电流表无示数，说明电路中仍然有断路故障；电压表有示数，说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，所以灯L2、电流表、开关都是完好的，则故障是灯L1断路。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。【变式2】关于如图所示的电路，忽略导线的电阻，在S1，S2都闭合后，下列说法正确的是（）。A．L1与L2的亮度一定不同 B．L1与L2两端的电压一定不相等C．若L1被短路，则L2一定不亮 D．通过L1与L2的电流一定相等【答案】C。【解析】AD．如图可知，在S1、S2都闭合后，两灯泡并联；由于灯泡的规格不知道，其电阻值也是未知，根据和P＝UI可知，通过两个灯泡的电流和亮度无法判定，可能相等，也可能不相等，故AD错误；B．并联电路各支路两端电压相等，所以L1与L2两端的电压一定相等，故B错误；C．若L1被短路，那么出现电源短路情况，所有用电器都不能够工作，所以L2一定不亮，故C正确。故选C。【变式3】小明和小亮探究“并联电路电压的关系”，小明先按图甲所示电路图连成图乙的实物图（电压表尚未连接）。（1）小亮一眼就看出了小明连接的错误，并指出如果直接闭合开关将出现（选填“开路”或“短路”）现象，小灯泡L1、L2都不会亮，还可能造成损坏。（2）小亮只更改跟L1、L2的四个接线柱A、B、C、D相连的某根导线的一端，就使电路连接正确了．请在需要改动的导线上打×并改正（指出一种即可）。（3）接下来，他们按图丙所示电路图连接了三个电压表．实验过程中，电压表V2的示数如图丁所示，则电压表V的示数是V。【答案】（1）短路；电源；（2）图见；解析；（3）2.5。【解