实验八描绘小电珠的伏安特性曲线

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线第一页，共四十一页，2022年，8月28日【预备知识】滑动变阻器的限流接法和分压接法1．两种接法比较抓纲扣本·落实基础第二页，共四十一页，2022年，8月28日第三页，共四十一页，2022年，8月28日2.分压和限流电路的选择原则(1)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)，则必须选用分压式电路．(2)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范围不够大，此时，应改用分压式电路．(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．第四页，共四十一页，2022年，8月28日(4)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、能耗低．【实验目的】1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析曲线的变化规律．【实验原理】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I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．第五页，共四十一页，2022年，8月28日【实验过程】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，按图实Ⅷ－1所示的原理图连接好实验电路．【实验器材】小电珠(“4V,0.7A”或“3.8V,0.3A”)、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．第六页，共四十一页，2022年，8月28日2．把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S.3．改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开开关S.4．在坐标纸上以电流I为纵轴，以电压U为横轴建立坐标系，并选取适当的单位．用描点法在坐标纸上标出各组U、I值对应点的位置．用平滑曲线将各点依次连接起来，便得到小灯泡的伏安特性曲线．分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律．5．断开电源，整理好器材．第七页，共四十一页，2022年，8月28日【误差分析】1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流示数偏大．2．测量时读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．第八页，共四十一页，2022年，8月28日【注意事项】1．本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．2．本实验要作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法．3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端．4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要画成折线．第九页，共四十一页，2022年，8月28日［例1］(2013·福州模拟)图实Ⅷ－2所示为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V.剖题探法·突破考点考点一实验操作及数据分析第十页，共四十一页，2022年，8月28日(1)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________；②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________；③断开开关，…….根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．第十一页，共四十一页，2022年，8月28日(3)实验中得到了小灯泡的U－I图象如图实Ⅷ－3所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而________．(选填“增大”“减小”或“不变”)第十二页，共四十一页，2022年，8月28日[解析]

(1)①在分压电路中为了保护灯泡所在支路，开关闭合前，滑动变阻器与灯泡所在支路并联部分的电阻为零，因此滑片应靠近左端．②要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需测多组数据，且要求电流、电压从零变化到额定值．(2)电路原理图如下图所示．第十三页，共四十一页，2022年，8月28日(3)因U－I图象的斜率随电压的增加而增大，故小灯泡的电阻随电压的增加而增大．[答案]

(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压(2)见解析图(3)增大[特别提醒]

“测定金属的电阻率”与“描绘小灯泡的伏安特性曲线”两个实验都是电阻的测量实验，但描绘小灯泡的伏安特性曲线必须要求电压从零开始调节，故滑动变阻器必须采用分压式接法，而测量金属的电阻率的实验电流表的内、外接和滑动变阻器的接法需要依据待测电阻的阻值大小来确定．第十四页，共四十一页，2022年，8月28日考点二实验原理的理解及电路设计第十五页，共四十一页，2022年，8月28日(1)甲同学设计了如图实Ⅷ－4甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.第十六页，共四十一页，2022年，8月28日(2)乙同学又设计了如图实Ⅷ－5所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.第十七页，共四十一页，2022年，8月28日(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图实Ⅷ－6所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．第十八页，共四十一页，2022年，8月28日第十九页，共四十一页，2022年，8月28日[答案]

(1)5

(2)4

(3)见解析[规律总结]内阻已知的电流表可以充当电压表，也可以串联一个电阻箱或定值电阻来扩大电压表的量程．同理内阻已知的电压表也可以充当电流表，或者通过并联一个小电阻来扩大量程．在电学的设计性实验中，要注意内阻已知的电流表和内阻已知的电压表的灵活应用．第二十页，共四十一页，2022年，8月28日1．“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验电路如图实Ⅷ－7所示，所用小电珠的额定电压是3.8V．关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是达标训练·技能过关第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日A．系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大B．系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大C．系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大D．系统误差主要是由读数时的估读引起的，电压越大误差越大解析由于电流表测定的是电压表和小灯泡的电流之和，电压表的读数是小灯泡两端的实际电压，且电压表分流越大，该实验的系统误差越大，故选项A正确．答案

A第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日2．图实Ⅷ－8中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I－U特性曲线的实验器材．(1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整．第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日(2)开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________．(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)(3)实验中测得有关数据如下表：根据表中的实验数据，在图实Ⅷ－9中画出小灯泡的I－U特性曲线．U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日解析

(1)对于描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，电流和电压要从零开始调节，故本实验必须使用滑动变阻器分压式接法；由于小灯泡的电阻较小，实验室中的电压表内阻远大于小灯泡的电阻，故采用电流表外接法进行伏安法测电阻；在连接实物图时要注意电表的量程与正负极．(2)在实验开始前要检查电路的安全性，为了保护电流表和电压表，需要将滑动变阻器的分压值调为零，即将滑片置于A位置．(3)见答案．第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日答案

(1)如图所示第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日(2)A端(3)如图所示第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日(1)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(填“左”或“右”)(2)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线)(3)该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图Ⅷ－10乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________．(填“不变”、“增大”或“减小”)第三十页，共四十一页，2022年，8月28日解析

(1)滑动变阻器为分压接法，开关S闭合前应使并联小电珠的电压为零，故滑片P要置于最左端．(2)电压表、电流表的示数总是调不到零，说明P点在左端时，仍有电流流过小电珠，故为1点至5点导线没有连接好．(3)在I－U图象中斜率随电压增大而减小，说明电阻增大．答案

(1)左(2)1

5

(3)增大第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日(1)为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表________，电流表________，滑动变阻器________．(填器材前的选项符号，如A、B)(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在下面的方框中画出实验电路图．第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日(3)P为图实Ⅷ－11中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则由图可知：随着所加电压的增加，小灯泡的电阻将________(填“增大”“减小”或“不变”)；对应P点，小灯泡的电阻值约为________Ω(保留三位有效数字)．第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日答案

(1)A

D

E

(2)见解析图(3)增大5.33第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日5．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)：U/V0.000.400.801.201.602.00I/A0.000.100.180.280.380.48第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日(2)在虚线框中画出实验电路图；第三十八页，共四十一页，2022年，8月28日(3)根据表格中数据在图实Ⅷ－13所示的