《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第八章 恒定电流 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第八章 恒定电流 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验 八 描绘小电珠的伏安特性曲线 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 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 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起来。 三、实验器材 小电珠 ( ,) 或 ( ,) 一个、电压表 (0 3 V 15 V) 与电流表 (0 3 A) 各一个、滑动变阻器 ( 最大阻值 20 ) 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 都是
2、为了保护电路 元件 闭合 分压电路调节范围大 负载 分压电路调节范围大 负载 串、并联关系不同 两种接法电 路图 对比说明 分压接法 限流接法 内容 方式 R 0 U E 0 U E R 0 I0 I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 ( 1)选择不同接法的原则安全性原则不超量程在允许通过的最大电流以内电表、电源不接反方便性原则便于调节便于读数经济性原则：损耗能量最小(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
3、的电阻 ( 一般比滑动变阻器的总电阻要大 ) 。 如果 流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。 压式接法中 片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。 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
4、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 8 1 中的原理图连接好实验电路。 图 实 8 1 ( 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 。 I(A) (V) I(A) U(V) ( 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
5、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、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 ( ,) 的电阻很 小，与 0 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) I U 图线在 V
6、左右将发生明显弯曲，故在 U 左右绘点要密，以防出现较大误差。 (4) 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。 (5) 误差较大的点要舍去， I U 图线应是平滑曲线而非折线。 八、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、作图带来操作误差。 实验原理与操作 例 1 ( 201 2 安徽高考 ) 图实 8 2 为 “ 测绘小灯泡伏安特性曲线 ” 实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为 V 。 图实 8 2 (1) 完成下列实验步
7、骤： 闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， _ _ ； 闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， _ _ ； 断开开关， 根据实验数据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。 解析 ( 1) 滑动变阻器在最左端时，小灯泡电压最小，为了保护小灯泡不被烧坏，因此在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最左端。 在调节滑动变阻器时，应注意电压表的示数，不能超过小灯泡的额定电压。 答案 ( 1) 使它靠近变阻器左端的接线柱 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) 如图实 8 3 所示 图实 8 3 题组演练 1 在描绘小灯泡的伏安特
8、性曲线时，采用如图实 8 4 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 ( ) 图实 8 4 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 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 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化，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 如图实
9、8 5 甲所示是某实验小组测定电阻约为 10 的小灯泡的伏安特性曲线的电路图，图乙是他们按照图甲所示的电路在实物上连线的示意图，教师检查发现有一根导线的一端接错了地方，请你在图乙中的这根连线上画上 “” ，并直接在图上画出这根导线的正确连线。 图实 8 5 解析： 由题图甲可看出，测量小灯泡的伏安特性曲线的供电电路图是分压式接法，测量电路是安培表外接法。正确连线如图所示。 答案： 见解析 数据处理与误差分析 例 2 表格中所列数据是测量小电珠 U I 关系的实验数据： (A) (V) ( 1) 分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图实 8 6 中的 _( 选填 “ 甲 ” 或 “ 乙
10、” ) ； 图实 8 6 ( 2) 在图实 8 7 所示的方格纸内画出小电珠的 U I 曲线。分析曲线可知小电珠的电阻值随 I 变大而 _ _ _( 选填 “ 变大 ”“ 变小 ” 或 “ 不变 ” ) ； 图实 8 7 ( 3) 如 图实 8 8 所示，用一个定值电阻 R 和两个上述小电珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为 3 V 的电源上。已知流过电阻 R 的电流是流过电珠 L 2 电流的两倍，则流过电珠 L 1 的电 流约为 _ _ _A 。 图实 8 8 解析 ( 1) 从表中数据可看出，电珠两端电压可以从零开始调节，这说明滑动变阻器应选用分压接法，故应选用甲图。 ( 2) 在方
11、格纸上根据 U I 数据描点、连线，其 U I 图象如图实 8 9 所示。随 U 和 I 的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其电阻变大。 图实 8 9 ( 3) 因流过电阻 R 的电流是流过电珠 流过灯 过灯 倍，而灯 V ，在 ( 2) 描出的 U I 图象中，找出一个电流 1，再找出 3 I 对应的电压 到 3 最后得出结果，流过电珠 答案 ( 1) 甲 ( 2) U I 图线见解析 变大 ( 3) 题组演练 3 ( 2013 天津高考 ) 要测绘一个标有 “ 3 V ” 小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V ，并便于操作。已选用的器材有： 电池组
12、 ( 电动势为 ，内阻约 1 ) ； 电流表 ( 量程为 0 250 m A ，内阻约 5 ) ； 电压表 ( 量程为 0 3 V ，内阻约 3 k ) ； 电键一个、导线若干。 ( 1) 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 _ _( 填字母代号 ) 。 A 滑动变阻器 ( 最大阻值 20 ，额定电流 1 A) B 滑动变阻器 ( 最大阻值 1 750 ，额定电流 ) ( 2) 实验的电路图应选用下列的图 _( 填字母代号 ) 。 图实 8 10 ( 3) 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图实 8 11 所示。如果将这个小灯泡接到电动势为 ，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是 _ _ _
13、W 。 图实 8 11 解析： 本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线实验的器材选用、电路选用及实验数据处理，意在考查考生实验分析及数据处理的能力。 (1) 描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器 A 。 (2) 由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用 B 图。 (3) 画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个 图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡 中的电流与小灯泡两端的电压， U ， I ，因此小灯泡消耗的功率为 P 。 答案： ( 1) A ( 2) B ( 3) 4 ( 2014 四川高考 ) 图实 8 12 是测量阻值约几十欧的未知电阻 R x 的原理图，图中 R 0 是保护电阻 ( 10 ) ， R 1 是电阻箱 (0 ) ， R 是滑动变阻器， A 1 和 A 2 是电流表， E 是电源
