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1、实验09 描绘小电珠的伏安特性曲线思维突破原型突破重点讲析一、基本原理与操作原理电路图操作要领(1)连接电路：用导线进行实物连线(2)测量与记录：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，填入自己设计的表格中(3)画图象：画IU图线二、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。(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。三、注意事项1电流表外接法：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滑动变阻器应采用分压式连接3保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻
2、器滑片应位于图中的a端。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。四、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。【例1】（2022广东惠州二模）在用伏安法测量金属丝的电阻（约为10），并描绘出该金属丝伏安特性曲线的实验中，备有下列器材：A量程为0 0.6A，内阻约为0.5的电流表；B量程为0 3A，内阻约为0.1的电流表；C量程为0 3V，内阻约为6k的电压表；D量程为0 15V，内阻约为30k的电压表；E阻值为0 1k，额定电流约为0.5A的滑动变阻器；
3、F阻值为0 10，额定电流约为2A的滑动变阻器；G蓄电池电压5V；H开关一个，导线若干。（1）为了尽可能提高测量精度，且要求测量多组实验数据，电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_。（只填字母代号）（2）在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图。_【答案】 A C F 【解析】（1）123电源电动势为5V，选0 15V量程的电压表读数误差较大，电压表应选C。通过电阻丝的最大电流约为电流表应选A；为方便实验操作，滑动变阻器应选F。（3）4电压从0开始测量，滑动变阻器应采用分压接法则电流表应采用外接法，实验电路图如图所示【例2】（2022江苏连云港二模）小芳同学想利用实验室的器材描绘出
4、某电风扇的伏安特性曲线。她通过说明书得到电风扇的额定电压为5.0V，额定功率约为2.5W。器材有：电源E：电动势为6.0V，内阻忽略不计电流表A1：量程0.6A，内阻约为10电流表A2：量程100mA，内阻为r2=4定值电阻R1=10定值电阻R2=50滑动变阻器R3：最大阻值10，最大电流0.5A滑动变阻器R4：最大阻值3，最大电流3A滑动变阻器R5：最大阻值100，最大电流3A开关、导线等。（1）滑动变阻器应选用_（选填“R3”“R4”或“R5”）；为了精确测量数据，选用定值电阻_（选填“R1”或“R2”），将电流表A2改装成电压表使用。（2）请根据选用的实验器材设计实验电路，将最优电路设计
5、图画在图甲虚线方框内，电风扇符号用M表示，需在图中标上所用元件对应的符号_。（3）小芳在实验中发现，小电风扇在电流较小时不能转动。她多次测量描绘出I2一I1图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数，I2为电流表A2的读数。当I1为0.10A，I2为10mA时，小电风扇的电阻为_（结果保留两位有效数字）。（4）从小芳描绘的I2一I1图像可以看出，随着I2的不断增大，I1先增大到某值时突然减小，造成这种现象的原因是_。【答案】 R4 R2 6.0 电动机突然开始转动，产生了反电动势【解析】（1）1电风扇的额定电压为额定功率为电风扇的额定电流为由于要描绘出这台电风扇的伏安特性曲线，电压需要从0调节
6、，滑动变阻器采用分压式，使得串联接入电路部分的电流有可能大于0.5A，所以为了防止滑动变阻器烧坏且操作方便，滑动变阻器选；2通过电流表A2与电阻串联改装成电压表，因电压调节范围为05.0V，需要串联的电阻阻值为所以选取固定电阻改装成电压表，其量程为（2）3因为电压需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，因此电流表采用外接法，电路图如图所示（3）4小电风扇在电流表读数小时电风扇不能转动，属于纯电阻电路，实验数据得知为0.10A时，为小电风扇的电阻为（4）5小电风扇在电流较小时不能转动，随着电流的不断增大，电动机突然开始转动，产生了反电动势，所以先增大到某值时突然减小。创新突破重点讲析以本实验
7、为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点，常见创新点如下：实验原理的创新1.分析小灯泡的电阻、电阻率的变化情况。2.借助伏安特性曲线进行实验数据处理，计算小灯泡的最小功率和最大功率。实验器材及目的的创新1.电路中增加R2和S2，作用是实验前使电容器所带的电荷中和。2.实物连线图随之发生变化。3.将测小电珠的伏安特性曲线改为测电容器充电时两极间的Ut图线。实验方案创新1.由测小灯泡换成分析电源。2.由伏安法测小灯泡伏安特性曲线，改为利用伏安特性曲线分析。【例1】（2022安徽马鞍山三模）某同学进行“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验：要求测量数据
8、尽量精确、绘制曲线完整。已选用的器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V，额定功率为1.5W）；电源（电动势为3V，内阻约1）；电流表（量程为00.6A，内阻约5）；电压表（量程为03V，内阻为3k）；开关一个、导线若干。（1）实验中所用的滑动变阻器应选_。（填写器材前面的序号）A滑动变阻器（最大阻值5，额定电流2A）B滑动变阻器（最大阻值100，额定电流2A）（2）描绘出小灯泡的I-U特性曲线如图中实线所示，则可知该灯泡电阻随电压升高而_（填“增大”“减小”或“不变”）；已知图中虚线为该灯泡两端电压为1.5V时I-U特性曲线的切线，则此时灯泡的实际阻值为_（保留两位有效数字）。（3）若将两只完
9、全相同的该灯泡串联后与一电动势为3V、内阻为2的电源串联成闭合回路，则每只灯泡的实际功率为_W（结果保留两位有效数字）。【答案】 A 增大 2.8#2.7#2.6#2.9 0.45#0.46#0.47#0.48#0.49#0.50#0.51#0.52#0.53【解析】（1）1描绘小灯泡伏安特性曲线，需要将滑动变阻器采用分压式接法，为方便实验操作滑动变阻器应选较小电阻，故选A；（2）2小灯泡伏安特性曲线的割线斜率为小灯泡的电阻的倒数，则可知该灯泡电阻随电压升高而增大；3灯泡两端电压为1.5V时，此时灯泡的实际阻值为（3）4当把两只这样规格的小灯泡串联后直接接在电动势为3V、内阻为2的电源上组成闭
10、合回路时，设小灯泡的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律可得所以灯泡电压在U-I中作出上式的图像，如下所示图线交点坐标约为(0.45V，1.05A)，则每只灯泡的功率为则每只灯泡的实际功率为0.450.53W。【例2】（2022湖南师大附中二模）表格中所列数据是测量小灯泡关系的实验数据：U/V00.20.51.01.52.02.53.0I/A00.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的_（填“甲”或“乙”）；（2）在图中的方格纸内画出小灯泡的曲线；_（3）有人推论：如果灯泡两端的电压增大到3.5V，那么灯泡中
11、通过的电流一定小于0.251A，你认为他的推论是否正确，_为什么？_。（4）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为_A。【答案】 甲 正确 见解析 0.210【解析】（1）1由表格数据，灯泡电压要从0开始变化，应选择分压式电路，故选甲；（2）2小灯泡的曲线如图所示（3）34正确，因为从图线可知，电压越高，灯丝电阻越大，因此3.5 V时的电阻肯定比3.0 V时大，假设此两电压下的电阻相等，则解得所以3.5V电压对应的实际电流I0.2508 A，因此灯泡中通过的电流一定小于
12、0.251 A。（4）5流过电阻R的电流是通过灯泡b的两倍，则流过灯泡a的电流是b的三倍；同时灯泡a和b的电压之和为3 V，则（0.070 A，0.30 V）（0.210 A，2.70 V）两点刚好符合要求，故流过a灯的电流约为0.210 A。真题突破 重点讲析1（2021全国高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）电压表（量程300mV，内阻300）电流表（量程300mA，内阻0.27）定值电阻R0滑动变阻器R1（阻值0-20）电阻箱R2（最大阻值9999.9）电源E（电动势6V，内阻不计）开关S、导线若干。完成下列填空
13、：（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为_的定值电阻；（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的_（填“a”或“b”）端；（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为_（保留1位有效数字）；（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻_（填“增大”“减小”或“不变”）；（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1=_W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则=_（保留至整数）。【答案】 10 a 0.7 2700 增大 0.074 10【解析】（1）1因为
