山东省德州市高中物理 2 第2章 学生实验1 描绘小灯泡的伏安特性曲线（教师版） 新人教版选修31.doc

学生实验1描绘小灯泡的伏安特性曲线一、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较 方式内容限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载r上电压调节范围ue0ue分压电路调节范围大负载r上电流调节范围i0i分压电路调节范围大闭合s前触头位置b端a端都是为了保护电路元件由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能2两种接法的选择(2)两种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)如果r很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大r很大时，分压式接法中r几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节a若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法b若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路c若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法d两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低二、描绘小电珠的伏安特性曲线实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线2分析小电珠伏安特性曲线的变化规律实验原理1用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(u，i)值，在ui坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来2电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化实验器材小电珠(3.8 v,0.3 a)或(2.5 v,0.6 a)一个、电压表(03 v15 v)与电流表(00.6 a3 a)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔实验步骤1确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图的原理图连接好实验电路2把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关s.3移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值u和电流值i，并将测量数据填入表格中，断开开关s.u(v)00.20.40.60.81.01.2i(a)u(v)1.62.02.42.83.23.63.8i(a)4拆除电路，整理仪器数据处理1在坐标纸上以u为横轴，i为纵轴，建立直角坐标系2在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线误差分析1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差2电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数3在坐标纸上描点、作图带来操作误差注意事项1电路的连接方式(1)电流表应采用外接法，因为小电珠(3.8 v,0.3 a)的电阻很小，与00.6 a的电流表串联时，电流表的分压影响很大(2)滑动变阻器应采用分压式接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.2闭合开关s前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝3iu图线在u01.0 v左右将发生明显弯曲，故在u01.0 v左右描点要密，以防出现较大误差4电流表选择0.6 a量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即若使用“3.8 v,0.3 a”的小电珠，选用电压表的15 v量程；若使用“2.5 v,0.6 a”的小电珠，则选用电压表的3 v量程5当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关6误差较大的点要舍去，iu图线应是平滑曲线而非折线巩固训练：1. 在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，应()a采用电流表内接法，因为小灯泡的电阻比电压表内阻小得多b采用电流表内接法，因为小灯泡的电阻比电流表内阻大得多c采用电流表外接法，因为小灯泡的电阻比电压表内阻小得多d采用电流表外接法，因为小灯泡的电阻比电流表内阻大得多解析：由于小灯泡的电阻较小，小灯泡的电阻和电流表的内阻差不多，而比电压表内阻小得多，电压表分流可忽略，故应采用电流表外接法答案：c2. 2012山西山大附中高三月考，21(2)在图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 v，内阻不计，a1、a2、a3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关s闭合后()a通过a1的电流为通过a2的电流的2倍ba1的电阻为7.5 ca1消耗的电功率为0.75 wda2消耗的电功率为0.375 w解析：因电源内阻不计，s闭合后ua13 v，ua2ua31.5 v在iu图象中，可以读出相应的电流ia10.25 a，ia2ia30.2 a，故a不对；由r知ra112 ，故b不对；由pui知pa10.75 w，pa20.3 w，故c正确，d错误答案：c3.2012山东兖州高三上学期模块检测，14在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是()a灯泡中灯丝已烧断b滑片接触不良c灯泡内部短路d滑动变阻器a端接触不良解析：由图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故a错若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故b错若滑动变阻器a端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变，故d错若灯泡内短路则灯泡两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选c.答案：c4. 以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：a闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(u，i)，移动滑动变阻器的滑片位置，每移动一次记下一组(u，i)值，共测出12组左右的数据b将电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡、电源、开关正确连接成电路，电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法，如图所示c调节滑片位置，使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端d按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线(1)以上各步骤中存在错误或不足的是_(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来_解析：a步骤中测量不同电压下的电流值时，应先预设各组数据中的电压值或电流值，而不是随意测，随意测会使描点疏密不均匀，画图线时出现较大误差，甚至无法画出iu图线；c步骤中闭合开关前应使灯泡两端电压为零，即滑片应置于变阻器最右端；d步骤中应将各点用平滑的曲线连接起来答案：(1)acd (2)bcad5. 2012江西重点中学第一次联考，232010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们对石墨烯的研究他们最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨，能导电某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验，得到如下数据(i和u分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压)：实验室提供如下器材：u/v0.000.400.801.201.602.00i/a0.000.100.180.340.380.48a.电流表a1(量程0.6 a，内阻约为1.0 )b电流表a2(量程3 a，内阻约为0.1 )c电压表v1(量程3 v，内阻3 k)d电压表v2(量程15 v，内阻15 k)e滑动变阻器r1(阻值010 ，额定电流2 a)f滑动变阻器r2(阻值02 k，额定电流0.5 a)(1)除长约14 cm的中华绘图2b铅笔芯、稳压直流电源e(6 v)、开关和带夹子的导线若干外，还需选用的其他器材有_(填选项前字母)；(2)在虚线方框中画出实验电路图；(3)根据表格中数据在坐标纸上画出铅笔芯的iu图线解析：(1)实验所得数据中，电压值小于3 v，电流值都小于0.6 a，又由于稳压直流电源e电动势为6 v，所以电压表应选v1，电流表选a1.因电压、电流值从0 v、0 a调节，故滑动变阻器应采用分压式接法，且选用小