《2013高考物理复习 高效学习方略 实验8 描绘小电阻的伏安特性曲线课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理复习 高效学习方略 实验8 描绘小电阻的伏安特性曲线课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1两种接法比较,2.两种接法的适用条件 (1)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 (2)分压式接法适
2、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,3两种接法的选择原则 (1)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 (2)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，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,(3)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
3、式接法 (4)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,4实验仪器的选择 (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,四、实验器材 小电珠(“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)、46 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电
4、流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔,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，按如图所示的原理图连接好实验电路,2把滑动变阻器的滑动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，并将测量数据填入下面的表格中，断开开关S.,4.在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系在坐标纸上描出各组数据所对应的点，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 5拆除电路，整理仪器,六、注意事项 1本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法 2本实验要作
5、出IU图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法 3为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端 4加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压 5连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不能画成折线,七、误差分析 1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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值 2测量时读数带来误差 3在坐标纸上描点、作图带来误差,八、实验创新 1一种测小电珠的电阻的准确方法 实验原理：如图所示，两个电压表完全相同且内阻很大移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，则电
6、阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数在坐标纸上画出RU图线，并分析R随U变化的规律,在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确；上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便,2由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用“DIS”数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如图所示，电流和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据进行自动取舍，再进行绘图，便得到小电珠的伏安特性曲线,
7、要点一 实验原理和器材的选择 【例1】 有一小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用： A电压表(05 V，内阻10 k) B电压表(015 V，内阻20 k) C电流表(03 A，内阻1 ) D电流表(00.6 A，内阻0.4 ),E滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许最大电流为2 A) F滑动变阻器(最大阻值为500 ，允许最大电流为1 A) G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_.,解析 因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用
8、甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据,因小灯泡额定电压为4 V,015 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选05 V的A；小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故应选滑动变阻器E；又因为RVRAR，所以电流表应外接 【答案】 (1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E,要点二 实验操作和数据处理 【例2】 (2011广东理综)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
9、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，示数如图甲，结果为_.,丙,(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象，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
10、，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)1 7.37.7 (2)如图所示 (3)a(或左) b(或右) (4)ab,1在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，下列说法中正确的是( ) A滑动变阻器应采用分压式接法 B电流表采用内接法 C闭合开关前，应将电压调到最大位置，闭合开关后，慢慢往下调 D滑动变阻器应采用串联限流式接法,解析 A 在本实验中小灯泡的电阻较小，应采用电流表外接法，选项B错误；为了准确画出小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，要求所加电压从
11、零变起，因此滑动变阻器应采用分压式接法，选项A正确，选项D错误；进行调节时应从最小值开始逐渐增大，选项C错误,2(2011常德联考)在描绘小灯泡的伏安特性曲线时采用如图所示电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的指针动而电压表的指针不动，关于原因，下列说法可能的是( ),A小灯泡的灯丝断了 B滑动变阻器的滑片接触不良 C小灯泡发生短路 D滑动变阻器A端接触不良,解析 C 可用排除法来分析，若小灯泡灯丝断了，在移动滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表的指针都不动，选项A错误；滑动变阻器的滑片接触不良时，起不到调节电阻的作用，电流表指针不会动，选项B错误；小灯泡发生短路时，电压表示数为零，调
12、节电阻时会改变电路中的电流，电流表指针会动，选项C正确；若滑动变阻器A端接触不良，滑动变阻器将变为限流式接法，并不会影响到调节电路的作用，选项D错误,3.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图所示，所用小电珠的额定电压是3.8 V.,(1)关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是( ) A系统误差主要是由电压表的分流引起的 B系统误差主要是由电流表的分压引起的 C系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的 D系统误差主要是由读数时的估读引起的 (2)根据某次实验记录的数据在坐标系中描点如图所示 试在坐标系中画出该小电珠的伏安曲线，并从图象中求出该小电珠的额定功率,解析 (1)由于电压表的分流作用，造
13、成电流表的测量值会比真实值偏大，从而造成实验的系统误差，选项A正确；电压表的测量值就是小电珠两端的电压，电流表不存在分压引起的误差，选项B错误；电源内阻对本实验测量无任何影响，选项C错误；电表读数时的误差属于偶然误差，选项D错误 (2)由图象可知，当小电珠达到额定电压3.8 V时，电流I0.3 A，则额定功率PUI3.80.3 W1.14 W.,【答案】 (1)A (2)小电珠的伏安曲线如图所示 114 W,4(2011福建理综)某同学在探究规格为“6 V,3 W”的小电珠伏安特性曲线实验中： (1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量(填选项前
14、的字母) A直流电压10 V B直流电流5 mA C欧姆100 D欧姆1,(2)该同学采用图甲所示的电路进行测量图中R为滑动变阻器(阻值范围020 ，额定电流1.0 A)，L为待测小电珠，V为电压表(量程为6 V，内阻20 k)，A为电流表(量程0.6 A，内阻1 )，E为电源(电动势8 V，内阻不计)，S为开关,在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_端；(填“左”或“右”) 在实验过程，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲
15、中的数字，如“_2_点至_3_点”的导线),该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”“增大”或“减小”),【答案】 (1)D (2)左 1 5(或5 1) 增大,5在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确，为了消除这种误差，某同学设计了如图所示的实物连线图，用来测量小电珠的电阻R和两端所加电压U的关系，图中两个电压表完全相同且内阻很大，试回答下列问题,(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路图 (2)请补全下列实验步骤 按图中的实物连接图连好电路，在闭合开关S之前，滑动变阻器的滑动头应调到_ 合上开关S.,移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表_，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压 多次移动滑动头，并调节电阻箱，但仍保持两个电压表_，记下电阻箱示数和电压表的读数 在坐标纸上画出RU图线，并分析R随U变化的规律,解析 (2)在合上S之前，应使V1、V2示数为零，结合电路图可知，滑动变阻器的
