实验九描绘小电珠的伏安特性曲线

实验九描绘小电珠的伏安特性曲线第一页，共四十八页，2022年，8月28日一、实验目的1．描绘小电珠的伏安特性曲线．2．分析伏安特性曲线的变化规律．第二页，共四十八页，2022年，8月28日二、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U－I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：使电压能从零开始连续变化．第三页，共四十八页，2022年，8月28日3．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接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同第四页，共四十八页，2022年，8月28日第五页，共四十八页，2022年，8月28日(2)两种接法的适用条件①限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大．②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)．因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节．第六页，共四十八页，2022年，8月28日③以下几种情况必须采用分压接法：a．若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，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，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法．第七页，共四十八页，2022年，8月28日c．若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法．④在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．4．仪器的选择(1)电表的选择：先估算电流或电压值，在选择电流表或电压表时，应使指针达到半偏以上．第八页，共四十八页，2022年，8月28日(2)滑动变阻器的选择：实验电路若采用限流式接法，一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器，但不可过大；实验电路若采用分压式接法，应选择阻值小一些的滑动变阻器，以便于调节，但要注意其额定电压和额定电流值．(3)电源的选择：综合考虑小电珠、电压表、电流表的量程以及滑动变阻器的阻值，保证能为实验提供合适的电流或电压．第九页，共四十八页，2022年，8月28日三、实验器材小电珠，电压表与电流表，滑动变阻器，学生低压直流电源(或电池组)，开关，导线若干，坐标纸、铅笔．第十页，共四十八页，2022年，8月28日四、实验操作1．实验步骤(1)根据小电珠上标示的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程；(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实－9－1所示的电路；图实－9－1第十一页，共四十八页，2022年，8月28日(3)将滑动变阻器的触头移动到右端，闭合开关，调节滑动变阻器，读出并记录多组U、I数值，将测量数据填入表格中；(4)断开开关，拆除电路，整理仪器．第十二页，共四十八页，2022年，8月28日2．数据处理实验中的U、I数据记入下表中：U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系，选取合适的标度；(2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小电珠的伏安特性曲线．第十三页，共四十八页，2022年，8月28日五、注意事项1．电路的连接方式：电流表应采用外接法，滑动变阻器应采用分压式连接．2．闭合开关前，滑片应移到使小电珠的电压为0的一端．3．在I－U图线弯曲处，绘点要密．4．I－U图线上各点要用平滑曲线连接．第十四页，共四十八页，2022年，8月28日六、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，作图带来误差．第十五页，共四十八页，2022年，8月28日第十六页，共四十八页，2022年，8月28日[例1]

(2011·海淀模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：器材规格器材规格小电珠标有“3.8V，”字样滑动变阻器R1最大阻值10Ω，额定电流电压表V量程0～5V，内阻约5kΩ滑动变阻器R2最大值1kΩ，额定电流电流表A1量程0～100mA，内阻约4Ω直流电源E电动势约为6V，内阻约为0.5Ω电流表A2量程0～500mA，内阻约0.4Ω导线、电键等第十七页，共四十八页，2022年，8月28日(1)在上述器材中，滑动变阻器应选__________；电流表应选__________．(2)在图实－9－2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．图实－9－2第十八页，共四十八页，2022年，8月28日(3)利用实验中得到的实验数据在I­U坐标系中，描绘出了图实－9－3所示的小电珠的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断出图实－9－4中正确的是(图中P为小电珠功率)________．图实－9－3第十九页，共四十八页，2022年，8月28日图实－9－4第二十页，共四十八页，2022年，8月28日第二十一页，共四十八页，2022年，8月28日图实－9－5第二十二页，共四十八页，2022年，8月28日[答案]

(1)R1

A2

(2)见解析图(3)BD第二十三页，共四十八页，2022年，8月28日[例2]

(2010·浙江高考)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如下表所示：电流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2电压U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.1211.46第二十四页，共四十八页，2022年，8月28日(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图实－9－6所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因．图实－9－6第二十五页，共四十八页，2022年，8月28日[解析]

(1)图实－9－7第二十六页，共四十八页，2022年，8月28日(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢[答案]见解析第二十七页，共四十八页，2022年，8月28日第二十八页，共四十八页，2022年，8月28日1．在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图实－9－8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端接触不良图实－9－8第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日解析：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．若灯泡内部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：C第三十页，共四十八页，2022年，8月28日2．在如图实－9－9甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3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 (

)图实－9－9第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日A．通过L1的电流为通过L2的电流的2倍B．L1的电阻为7.5ΩC．L1消耗的电功率为0.75WD．L2消耗的电功率为0.375W第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日答案：C第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日3．(2011·马鞍山质检)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，(1)下面有四个电路图，你在实验中采用的电路图是：________.图实－9－1第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日(2)在实验中得到的小灯泡的I－U特性曲线是一条__________线(填“直”或“曲”)，这表明小灯泡的电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．第三十五页，共四十八页，2022年，8月28日解析：(1)电流表应外接，变阻器应采用分压电路，选D.(2)小灯泡的灯丝是金属做的，金属的电阻率随温度的升高而增大，所以小灯泡的I－U特性曲线是一条曲线，这表明小灯泡的电阻随温度升高而增大．答案：(1)D

(2)曲增大第三十六页，共四十八页，2022年，8月28日4．用图实－9－11(a)中所给的实验器材测量一个“12V,5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A和0.6A两挡，内阻可忽略，电压表有15V和3V两挡，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V.第三十七页，共四十八页，2022年，8月28日图实－9－11第三十八页，共四十八页，2022年，8月28日(1)按要求在实物图上连线；(2)某次测量时电流表的指针位置如图(b)所示，其计数为________A.第三十九页，共四十八页，2022年，8月28日解析：对于“12V,5W”的小灯泡其额定电流大约是I＝5/12A<0.6A，故安培表的量程应选0～0.6A，根据测量要求，电压连续地从0V调到12V，应接成分压电路，又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以，故电路连接如图所示．电流表读数为0.24A.第四十页，共四十八页，2022年，8月28日答案：(1)见解析图(2)0.24第四十一页，共四十八页，2022年，8月28日5．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6V，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6V(内阻不计)B．直流电流表0～3A(内阻0.1Ω以下)C．直流电流表0～300mA(内阻约为5Ω)D．直流电压表0～10V(内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器10Ω，2AF．滑动变阻器1kΩ，0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．第四十二页，共四十八页，2022年，8月28日(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号表示)．(2)在方框内画出实验电路图．(3)试将图实－9－12所示器材连成实验电路．图实－9－12第四十三页，共四十八页，2022年，8月28日答案：(1)C

E(2)实验电路如图所示第四十四页，共四十八页，2022年，8月28日(3)实物图连线如图所示第四十五页，共四十八页，2022年，8月28日6．有一个标有“12V,24W”的灯泡，为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：A．直流电源15V(内阻可不计)B．直流电流表0～0.6A～3A(内阻0.5Ω、0.1Ω)C．直流电流表0～300mA(内阻约5Ω)D．直流电压表0～3V～15V(内阻约3kΩ、15kΩ)E．直流电压表0～25V(内阻约200kΩ