Question

9．小明利用如圖1所示的電路“探究串、并聯(lián)電路中電流的關(guān)系“．

（1）探究串聯(lián)電路中電流的關(guān)系．
①用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將開(kāi)關(guān)S₃連入電路中．（要求：只閉合開(kāi)關(guān)S₃后，R₁、R₂以及電流表串聯(lián)；導(dǎo)線不許交叉）
②小明將S₃閉合后，發(fā)現(xiàn)電流表均無(wú)示數(shù)．于是他用一只電壓表對(duì)電路故障（電路中只有一處故障）進(jìn)行了檢測(cè)，將電壓表接在R₁兩端時(shí)，電壓表與電流表均無(wú)示數(shù)；接在R₂兩端時(shí)，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)．電路中的故障是R₂斷路．小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，讀出了電路中各電流表的示數(shù)，得到了串聯(lián)電路中電流的關(guān)系是：串聯(lián)電路中各處電流相等．
（2）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明繼續(xù)探究并聯(lián)電路中電流的關(guān)系．
①各開(kāi)關(guān)的連接情況是閉合S₁、S₂，斷開(kāi)S₃（填寫(xiě)各開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合）．
②分析實(shí)驗(yàn)中各電流表的讀數(shù)（如圖2所示），可知并聯(lián)電路中電流的關(guān)系是：并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流的和．
③電阻R₁：R₂=1：2．
（3）為了驗(yàn)證結(jié)論的普遍性，你可以采用的方法是：改變電源電壓．
【拓展】在電源電壓不變的情況下，小明兩次實(shí)驗(yàn)中電路消耗的最大功率與最小功率之比P_最大：P_最小=9：2．

Answer 1

分析 （1）按從電源正極依次連接，一條路徑將所有用電器連接起來(lái)；
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路故障為斷路；電壓表的示數(shù)接近電源電壓的地方，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷電路故障；
（3）通過(guò)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合判斷出并聯(lián)電路；
（4）并聯(lián)電路中，干路電流等于各支路電流的和；
（5）多次測(cè)量找普遍規(guī)律，可以改變電源電壓；
（6）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$算出兩次電功率的比值．

解答 解：（1）①按從電源正極依次把各個(gè)元件連接起來(lái)，組成了一條電流的路徑，電路連接如圖所示：

②閉合開(kāi)關(guān)后，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路故障為斷路；電壓表的示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為與電壓表并聯(lián)的R₂斷路．
（2）①閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，電路有兩條路徑一條為：S₁-R₁-A₂，另一條為：R₂-A₃-S₂；
②如實(shí)物圖可知電流表選用0-3A的量程，I₁=2.4A，I₂=1.6A，I₃=0.8A，則I₁=I₂+I₃即并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流的和；
③并聯(lián)電路電壓處處相等，在電壓相等的情況下電流和電阻成反比，即R₁：R₂=I₃：I₂=0.8A：1.6A=1：2．
（3）為了驗(yàn)證結(jié)論的普遍性，應(yīng)多次測(cè)量，可以采用的方法是：改變電源電壓；
在電源電壓不變的情況下P_最大：P_最小=$\frac{{U}^{2}}{\frac{1}{\frac{1}{{R}_{1}}+\frac{1}{{R}_{2}}}}$：$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{1}{\frac{1}{\frac{1}{2}+1}}$：$\frac{1}{3}$=9：2．
故答案為：（1）①電路連接如圖所示：②R₂斷路；（2）①閉合S₁、S₂斷開(kāi)S₃；②并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流的和；③1：2．（3）改變電源電壓；9：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了用電壓表判斷故障時(shí)、電路的連接、并聯(lián)電路電流的規(guī)律、比值等問(wèn)題是一道綜合性實(shí)驗(yàn)題，有一定的難度．