【分析】
我们一步步梳理解题思路:
1. 第(1)问:先观察甲图电路,L₁和L₂串联,电压表并联在L₁两端测量其电压,乙图中已经连接了部分电路,只需要补充连接L₁右接线柱与L₂左接线柱的导线,就能完成串联电路的搭建,此时电压表恰好并联在L₁两端,符合电路图要求。
2. 第(2)问:闭合开关前电压表指针没有对准零刻度线,属于使用前的指针未归零问题,对应的操作就是对电压表进行调零。
3. 第(3)问:两灯都不亮说明电路大概率是断路故障,电压表示数等于电源电压3V,说明电压表的两个接线柱可以连通到电源正负极,因此故障是和电压表并联的L₁发生断路,此时电压表串联接入电路,测量电源电压。
4. 第(4)问:电压表选用的是0~3V量程,分度值为0.1V,观察图丙(b)的指针位置,读数为1.2V。
5. 第(5)问:简化操作时,原本电压表接在A、B两点测L₁电压,将接在B点的导线改接到C点,此时电压表就测量电源总电压U₂;之后再将接在A点的导线改接到B点,此时电压表就并联在L₂两端,测量L₂的电压U₃,最终比较U₁+U₃和U₂的大小关系,就能验证串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和的特点。
6. 第(6)问:为了让结论具有普遍性,避免实验器材的特殊性带来的偶然性,题目给出了额外的小风扇,所以可以用小风扇分别替换两个灯泡重复实验,得到多组不同数据。
【解析】
(1) 根据甲图的串联电路结构,补充连接L₁的右接线柱与L₂的左接线柱,即可完成实物连线,连线后电流路径为:电源正极→开关→L₂→L₁→电源负极,电压表并联在L₁两端,符合电路要求。
(2) 闭合开关前电压表指针未指零,需要进行电压表调零操作,将指针调整到零刻度线处。
(3) 两灯均不亮说明电路发生断路,电压表示数等于电源电压3V,说明电压表两端连通电源两极,故障为L₁断路。
(4) 电压表选用0~3V量程,分度值0.1V,指针指向1.2V刻度处,因此AB间电压为1.2V。
(5) 仅将电压表一侧的导线从B点改至C点,此时电压表测电源总电压U₂;再将另一侧导线从A点改至B点,此时电压表测L₂两端电压U₃,比较U₁+U₃与U₂的关系,即可验证串联电路电压规律。
(6) 利用现有器材中的小风扇,分别替换灯L₁和灯L₂重复实验,获取多组不同数据,避免实验偶然性,让结论更具普遍性。
【答案】
(1)

(2) 将电压表调零
(3) $\mathrm{L}_1$ 断路
(4) 1.2
(5) $B$;$A$ 点改至$B$ 点;$U_1+U_3$ 与 $U_2$
(6) 用小风扇分别替换灯 $\mathrm{L}_1$ 和灯 $\mathrm{L}_2$ 重复上面的实验
【知识点】
串联电路电压规律,电压表的使用,电路故障分析
【点评】
本题围绕串联电路电压特点的探究实验展开,覆盖了实物连线、电压表操作、故障判断、电表读数、实验步骤优化和实验普遍性设计多个考点,综合性较强,能很好地考察学生对电学基础实验的掌握程度,尤其要注意电压表改接时正负接线柱不能接反的细节。
【难度系数】
0.65