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第八章恒定电流第4讲实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线微知识

对点练微考点

悟方法微考场

提技能微知识

对点练教材回扣基础自检知|识|梳|理微知识❶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。微知识❷实验原理(1)用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(I，U)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接起来。(2)电流表采用

外接

法(填“内接”或“外接”)，因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显。滑动变阻器采用

分压

式，使电压能从

0

开始连续变化。测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出12

组左右不同的电压值U

和电流值I，并将测量数据填入表格。画出伏安特性曲线①在坐标纸上以U

为纵轴，以I

为横轴，建立坐标系。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将描出的点用平滑曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。④拆除电路、整理仪器。微知识❺注意事项电路的连接方式。①电流表应采用外接法，因为小灯泡(3.8

V 0.3

A)的电阻很小，与量程为

0～0.6

A

的电流表串联后，电流表的分压影响很大。②滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。闭合开关S

前，滑动变阻器触头应移到使小灯泡分得电压为0

的一端，可以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧坏灯丝。U－I图线在U0＝1.0

V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0

V左右描点要密，以防止出现较大误差。电流表选择0.6

A

量程，电压表量程的选择视小灯泡的额定电压而定，即使用的若是“3.8

V 0.3

A”的小灯泡，选用电压表的

15

V量程，若使用“2.5

V 0.6

A”的小灯泡，则选用电压表的

3

V

量程。保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值时，记录I后马上断开开关。误差较大的点要舍去，U－I

图象应是平滑曲线而非折线。微知识❻误差分析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。测量时读数带来误差。在坐标纸上描点、作图带来误差。基|础|诊|断一、思维诊断灯泡的电阻较小，用伏安法测电阻时应采用电流表外接法(√)为了多测几组数据，滑动变阻器应用分压式接法(√)用电流表外接法测电阻时，由于电压表的分流作用，致使电阻测量值偏大(

×

)Rx1大于小于解析

因为

Rx≈200

Ω，而

RV≈2

kΩ，RA≈10Ω，有

Rx>

RARV，所以选用电流表内接法误差较小，即Rx1

更接近于真实值。根据“大内小外”可知Rx1大于真实值，Rx2

小于真实值。微考点

悟方法核心考点分层突破题组突破1－1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6

V1.5

W”的小灯泡、导线和开关外，还有：直流电源6

V(内阻不计)直流电流表0～3

A(内阻0.1

Ω

以下)直流电流表0～300

mA(内阻约为5

Ω)直流电压表0～10V(内阻约为15

kΩ)滑动变阻器10Ω，2

A滑动变阻器1

kΩ，0.5

A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。实验中电流表应选用 C

，滑动变阻器应选用

E

。(均用字母表示)电池103．与原数据处理方式的比较原方案：①优点：由学生读出电压表、电流表的数据，并亲自动手绘出伏安特性曲线，可锻炼学生的读数、动手操作能力。②缺点：学生读数、绘图带来较大误差。改进方案：①优点：电压、电流由传感器测出，由电脑进行数据分析，再进行绘图，快捷、准确，误差较小。②缺点：一切在电脑上运行，学生的动手能力得不到锻炼。②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00

V，记下电阻箱的阻值。R1(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0

Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变。计算可得电压表的内阻为

Ω(结果保留到个位)。(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为(填选项字母)。B．250μAD．1

mAA．100

μAC．500

μA2

520D解题导思：滑动变阻器滑片的位置不变，当电压表的示数为2.00

V时，电阻箱两端电压为多少？答：电阻箱两端电压为2.50_V－2.00_V＝0.50_V。丙在电路丁中，小灯泡消耗的电功率为

0.15

W。若将电路丁中的电阻

R

替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，则此时电源内部的发热功率为

0.30

W。(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2

的示数U1、U2。①某次测量时，电压表

V1

示数如图丙，则

U1＝_1.40

V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为

mA(结果保留两位小数)。②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9

组U1、U2

数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux

和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立Ix－Ux

坐标系，标出了与表中前5

组Ux、Ix

数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4

个坐标点，并绘出Ix－Ux图线。0.23③由Ix－Ux

图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix

与Ux

成_非线性_(填“线性”或“非线性”)关系。微考场

提技能专题选萃迁移应用1．(2016·天津卷)某同学想要描绘标有“3.8

V,0.3

A”字样小灯泡L

的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3

V，内阻等于3

kΩ)电压表V2(量程0～15

V，内阻等于15

kΩ)电流表A1(量程0～200

mA，内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3

A，内阻等于0.1

Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流2

A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5

A)定值电阻R3(阻值等于1

Ω)定值电阻R4(阻值等于10

Ω)定值电阻R5(阻值等于1

kΩ)电源E(E＝6

V，内阻不计)Bad4．5(4.4～4.7)(3)已知图2

中R2

与R1

是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导2

1102体，R

的边长是

R

的

1

，若测

R

的阻值，则最优的连线应选(填选项字母)。A．①连接a，②连接cC．①连接b，②连接cB．①连接a，②连接dD．①连接b，②连接dB(填选项字母)。有以下两种电流表，实验电路中应选用量程0～100

mA，内阻约2

Ω量程0～0.6

A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9

Ω

调节至10.0

Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是①③②(或①②③)(填序号)。①将旋钮a

由“0”旋转至“1”③将旋钮c

由“9”旋转至“0”②将旋钮b

由“9”旋转至“0”A0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0

都算对)10解析

(1)电路中的最大电流可能为

I＝1.5

A＝150

mA，因此选用

A。(2)要将电阻箱的电阻值由9.9

Ω

调为10.0

Ω，应先将a

旋钮由“0”旋转至“1”，再将c

由“9”旋转至“0”，再将b

由“9”旋转至“0”，因此顺序为①③②(或①②③)。(3)由作出的图线可知，电阻R

与温度t

的关系为R＝8.8＋12.8－9.680t(Ω)＝8．8＋0.04t(Ω)(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图所示，该同学用电压表测量UH

时，应将电压表的“＋”接线柱与(填“M”或“N”)端通过导线连接。(2)已知薄片厚度

d＝0.40

mm，该同学保持磁感应强度

B＝0.10 T

不变，改变电流I

的大小，测量相应的UH

值，记录数据如下表所示。I(×10－3

A)3.06.09.012.015.018.0－