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1、实验理论必备,第八章,课下知能提升,实验九,命题热点例析,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。,三、实验器材 小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值2
2、0 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。,四、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1两种接法比较,由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。 2两种接法的选择,(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(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。 分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)。 如果Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。Rx很大时，分压式接法中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。,若采用限流
3、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)，则必须选用分压式接法。 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，应改用分压电路。,若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。 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。,五、实验步骤 (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91中的原理图连接好实验电路
4、。,图实91,(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检 查无误后，闭合开关S。 (3)移动滑动变阻器滑片位置，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中，断开开关S。,(4)拆除电路，整理仪器。 六、数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，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)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏 安特性曲线。,七、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
5、差，要严格按照读数规则 读数。 (3)在坐标纸上描点、作图带来操作误差。,八、注意事项 (1)电路的连接方式 电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。 滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。,(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得 电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。 (3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U 1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。,(4)电流表选择0.
6、6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的 额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程。 (5)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值 记录I后马上断开开关。 (6)误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折 线。,例1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：,(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
7、如图实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,答案(1)R1A2(2)见解析图(3)BD,例2(2011广东高考)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关、导线若干。 (1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”、“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图实95甲，结果为_。,图实95,(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完 成实物图丙中的连线。 (3)开
8、关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_端。 为使小电珠亮度增加，P应由中点向_端滑动。 (4)下表为电压等间隔变化测得的数据。为了获得更准确的 实验图像，必须在相邻数据点_间多测几组数据 (请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”)。,(2)在画实物连线时，应先连干路，再连分压电路。 (3)闭合开关前P应先置于a端，此举为保护小电珠。为使小电珠亮度增加，滑片P应向b端滑动，使其分压增加。 (4)在ab间电流的变化从00.122 A，变化较大，为了更准确，应在ab间多测几组数据。,答案(1)17.37.7(2)如图所示(3)a(或左) b(或右)(4)ab,例3为了测定和描绘一只标
9、有“220 V, 40 W”的白炽灯丝的伏安特性曲线，可 以利用调压变压器供电。调压变压器是 一种自耦变压器，它只有一组线圈L， 绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V 图实96 交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移,动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，如图实96中画出的是调压变压器的电路图符号。实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材。,(1)在图实96中完成实验电路图，要求在额定电压 下测得的数据误差尽量小。 (2)说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与 电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？,图实97,
10、(3)如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图实97所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“220 V,40 W”的白炽灯串联接在220 V交流电源的火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？,解析(1)该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接火线，采用伏安法测出U、I值，安培表内接。 (2)在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大。 (3)两只白炽灯串联后分压各为110 V，由灯泡的伏安特性曲线可读出此时的工作电流约为0.15 A，故 P0.151102 W33 W。,答案(1)如图所示。,(2)在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大。 (3)33 W,
