實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線

目前一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點一、實驗?zāi)康?．描繪小電珠的伏安特性曲線．2．分析伏安特性曲線的變化規(guī)律．目前二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點二、實驗原理1．用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U－I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連起來．2．電流表外接：因為小電珠的電阻很小，如果電流表內(nèi)接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變化．目前三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點3．滑動變阻器的限流接法和分壓接法．(1)兩種接法比較方式內(nèi)容限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同目前四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點目前五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(2)兩種接法的適用條件①限流式接法適合測量阻值小的電阻(與滑動變阻器總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)．因為Rx小，限流式中滑動變阻器分得電壓大，移動滑動觸頭調(diào)節(jié)范圍大．②分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(比滑動變阻器的總電阻大)．因為Rx大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，移動滑動觸頭電壓變化明顯，便于調(diào)節(jié)．目前六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點③以下幾種情況必須采用分壓接法：a．若采用限流式不能控制電路中電流滿足實驗要求，即不論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，待測電阻上的電流(或電壓)都會超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式接法．b．若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，不利于多次測量求平均值，此時，應(yīng)改用分壓式接法．目前七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點c．若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào)，則必須采用分壓式接法．④在兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低．4．儀器的選擇(1)電表的選擇：先估算電流或電壓值，在選擇電流表或電壓表時，應(yīng)使指針達(dá)到半偏以上．目前八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(2)滑動變阻器的選擇：實驗電路若采用限流式接法，一般選用阻值適當(dāng)大一些的滑動變阻器，但不可過大；實驗電路若采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小一些的滑動變阻器，以便于調(diào)節(jié)，但要注意其額定電壓和額定電流值．(3)電源的選擇：綜合考慮小電珠、電壓表、電流表的量程以及滑動變阻器的阻值，保證能為實驗提供合適的電流或電壓．目前九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點三、實驗器材小電珠，電壓表與電流表，滑動變阻器，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，坐標(biāo)紙、鉛筆．目前十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點四、實驗操作1．實驗步驟(1)根據(jù)小電珠上標(biāo)示的額定電壓和額定電流，選定電源的輸出電壓和電表的量程；(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖實－9－1所示的電路；圖實－9－1目前十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(3)將滑動變阻器的觸頭移動到右端，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出并記錄多組U、I數(shù)值，將測量數(shù)據(jù)填入表格中；(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理儀器．目前十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點2．?dāng)?shù)據(jù)處理實驗中的U、I數(shù)據(jù)記入下表中：U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標(biāo)系，選取合適的標(biāo)度；(2)在坐標(biāo)紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，用一條平滑的曲線把這些點連起來，得到小電珠的伏安特性曲線．目前十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點五、注意事項1．電路的連接方式：電流表應(yīng)采用外接法，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接．2．閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移到使小電珠的電壓為0的一端．3．在I－U圖線彎曲處，繪點要密．4．I－U圖線上各點要用平滑曲線連接．目前十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點六、誤差分析1．由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差．2．電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)．3．在坐標(biāo)紙上描點，作圖帶來誤差．目前十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點目前十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點[例1]

(2011·海淀模擬)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：器材規(guī)格器材規(guī)格小電珠標(biāo)有“3.8V，”字樣滑動變阻器R1最大阻值10Ω，額定電流電壓表V量程0～5V，內(nèi)阻約5kΩ滑動變阻器R2最大值1kΩ，額定電流電流表A1量程0～100mA，內(nèi)阻約4Ω直流電源E電動勢約為6V，內(nèi)阻約為0.5Ω電流表A2量程0～500mA，內(nèi)阻約0.4Ω導(dǎo)線、電鍵等目前十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選__________；電流表應(yīng)選__________．(2)在圖實－9－2中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路．圖實－9－2目前十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在I-U坐標(biāo)系中，描繪出了圖實－9－3所示的小電珠的伏安特性曲線．根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出圖實－9－4中正確的是(圖中P為小電珠功率)________．圖實－9－3目前十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點圖實－9－4目前二十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點目前二十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點圖實－9－5目前二十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點[答案]

(1)R1

A2

(2)見解析圖(3)BD目前二十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點[例2]

(2010·浙江高考)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學(xué)測得電流－電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：電流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2電壓U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.1211.46目前二十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖實－9－6所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因．圖實－9－6目前二十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點[解析]

(1)圖實－9－7目前二十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(2)電阻隨電流增大存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢[答案]見解析目前二十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點目前二十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點1．在描繪小燈泡的伏安特性曲線時，采用如圖實－9－8所示的電路，實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時，電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動，下列原因可能的是 (

)A．燈泡中燈絲已燒斷B．滑片接觸不良C．燈泡內(nèi)部短路D．滑動變阻器A端接觸不良圖實－9－8目前二十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點解析：由圖知，若電壓表的電阻無窮大，移動滑片時，因電流表示數(shù)有變化，故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點，故A錯．若滑片接觸不良，電路中不可能有電流，故B錯．若滑動變阻器A端接觸不良，滑片移動時電流表和電壓表讀數(shù)均變，故D錯．若燈泡內(nèi)部短路則燈泡兩端電壓為零，電壓表指針不變，移動滑片時，只有電流表指針變化，故選C.答案：

C目前三十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點2．在如圖實－9－9甲所示的電路中，電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后

(

)圖實－9－9目前三十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點A．通過L1的電流為通過L2的電流的2倍B．L1的電阻為7.5ΩC．L1消耗的電功率為0.75WD．L2消耗的電功率為0.375W目前三十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點答案：C目前三十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點3．(2011·馬鞍山質(zhì)檢)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，(1)下面有四個電路圖，你在實驗中采用的電路圖是：________.圖實－9－1目前三十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(2)在實驗中得到的小燈泡的I－U特性曲線是一條__________線(填“直”或“曲”)，這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而________(填“增大”、“減小”或“不變”)．目前三十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點解析：(1)電流表應(yīng)外接，變阻器應(yīng)采用分壓電路，選D.(2)小燈泡的燈絲是金屬做的，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，所以小燈泡的I－U特性曲線是一條曲線，這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大．答案：(1)D

(2)曲增大目前三十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點4．用圖實－9－11(a)中所給的實驗器材測量一個“12V,5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，其中電流表有3A和0.6A兩擋，內(nèi)阻可忽略，電壓表有15V和3V兩擋，內(nèi)阻很大，測量時要求加在燈泡兩端的電壓可連續(xù)地從0V調(diào)到12V.目前三十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點圖實－9－11目前三十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(1)按要求在實物圖上連線；(2)某次測量時電流表的指針位置如圖(b)所示，其計數(shù)為________A.目前三十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點解析：對于“12V,5W”的小燈泡其額定電流大約是I＝5/12A<0.6A，故安培表的量程應(yīng)選0～0.6A，根據(jù)測量要求，電壓連續(xù)地從0V調(diào)到12V，應(yīng)接成分壓電路，又因為電流表內(nèi)阻可忽略，電壓表內(nèi)阻很大，對電路無影響，電流表內(nèi)接或外接都可以，故電路連接如圖所示．電流表讀數(shù)為0.24A.目前四十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點答案：(1)見解析圖(2)0.24目前四十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點5．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除有一標(biāo)有“6V，1.5W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A．直流電源6V(內(nèi)阻不計)B．直流電流表0～3A(內(nèi)阻0.1Ω以下)C．直流電流表0～300mA(內(nèi)阻約為5Ω)D．直流電壓表0～10V(內(nèi)阻約為15kΩ)E．滑動變阻器10Ω，2AF．滑動變阻器1kΩ，0.5A實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量．目前四十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(1)實驗中電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________(均用序號表示)．(2)在方框內(nèi)畫出實驗電路圖．(3)試將圖實－9－12所示器材連成實驗電路．圖實－9－12目前四十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點答案：(1)C

E(2)實驗電路如圖所示目前四十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(3)實物圖連線如圖所示目前四十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點6．有一個標(biāo)有“12V,24W”的燈泡，為了測定它在不同電壓下的實際功率和額定電壓下的功率，需測定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：A．直流電源15V(內(nèi)阻可不計)B．直流電流表0～0.6A～3A(內(nèi)阻0.5Ω、0.1Ω)C．直流電流表0～300mA(內(nèi)阻約5Ω)D．直流電壓表0～3V～15V(內(nèi)阻約3kΩ、15kΩ)E．直流電壓表0～25V(內(nèi)阻約200kΩ)F．滑動變阻器10Ω、5AG．滑動變阻器1kΩ、3A目前四十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(1)實驗臺上已放置開關(guān)、導(dǎo)線若干及燈泡，為了完成實驗，需要從上述器材中再選用__________(用序號字母表示)．(2)在下面的虛線框內(nèi)畫出最合理的實驗原理圖．目前四十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(