资源描述
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 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：使电压能从零开始连续变化 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 (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(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 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 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 (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 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 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91所示的电路；图实91 (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 2数据处理实验中的U、I数据记入下表中：U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.5 3.8I/A 0 (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 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IU图线弯曲处，绘点要密4IU图线上各点要用平滑曲线连接 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 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“3.8 V，”字样滑动变阻器R1最大阻值10 ，额定电流电压表V量程05 V，内阻约5 k滑动变阻器R2最大值1 k，额定电流电流表A1量程0100 mA，内阻约4 直流电源E电动势约为6 V，内阻约为0.5 电流表A 2量程0500 mA，内阻约0.4 导线、电键等 (1 )在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_(2 )在图实92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92 (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93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94中正确的是(图中P为小电珠功率)_图实93 图实94 图实95 答 案 (1)R1A2(2)见解析图(3)BD 例2(2 0 1 0 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/mA 2.7 5.4 12.4 19.5 27.8 36.4 47.1 56.1 69.6 81.7 93.2电压U/V 0.04 0.08 0.21 0.54 1.30 2.20 3.52 4.77 6.90 9.12 11.46 (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96所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因图实96 解析(1 )图实97 (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 1在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图实98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98 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 2在如图实99甲所示的电路中，电源电动势为3 .0 V，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99 A通过L1的电流为通过L2的电流的2倍BL1的电阻为7 .5 CL1消耗的电功率为0 .7 5 WDL2消耗的电功率为0 .3 7 5 W 答 案 ： C 3(2 0 1 1 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91 (2 )在实验中得到的小灯泡的IU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”) 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IU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 4用图实911(a)中所给的实验器材测量一个“12 V,5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3 A和0.6 A两挡，内阻可忽略，电压表有15 V和3 V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0 V调到12 V. 图实91 1 (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. 解析：对于“12 V,5 W”的小灯泡其额定电流大约是I5/12 A0.6 A，故安培表的量程应选00.6 A，根据测量要求，电压连续地从0 V调到12 V，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0.24 A. 答 案 ： (1)见 解 析 图 (2)0.24 5在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6 V，1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A直流电源6 V(内阻不计)B直流电流表03 A(内阻0.1 以下)C直流电流表0300 mA(内阻约为5 )D直流电压表010 V(内阻约为15 k)E滑动变阻器10 ，2 AF滑动变阻器1 k，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 (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91 2所示器材连成实验电路图实91 2 答案：(1 )CE(2 )实验电路如图所示 (3 )实物图连线如图所示 6有一个标有“12 V,24 W”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15 V(内阻可不计)B直流电流表00.6 A3 A(内阻0.5 、0.1 )C直流电流表0300 mA(内阻约5 )D直流电压表03 V15 V(内阻约3 k、15 k)E直流电压表025 V(内阻约200 k)F滑动变阻器10 、5 AG滑动变阻器1 k、3 A (1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验，需要从上述器材中再选用_(用序号字母表示)(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图 (3 )若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图实91 3所示，由这条曲线可得出：正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是_图实91 3 (4 )如果灯丝电阻与(t2 7 3 )的大小成正比，其中t为灯丝摄氏温度值，室温t2 7 ，则正常发光时灯丝的温度是_ . 答 案 ： (1)ABDF (2)见 解 析 图 (3)23.2 W (4)1587
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