2019年高考物理 双基突破（二）专题15 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线精讲

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1、专题15实验：描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的1．掌握描绘小电珠的伏安特性曲线；2．分析小电珠伏安特性曲线的变化规律。二、实验原理1、测多组小灯泡的U、I的值，并绘出I－U图象；2、由图线的斜率反映电流与电压的关系，以及温度的影响。三、实验器材小灯泡“3.8V，0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。实验器材选取1．原则：①安全；②精确；③操作方便。2．具体要求①电源允许最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过0.6A。②用电器的额定电流不能小

2、于通过该用电器的实际最大电流。③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上。⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器。四、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，画出电路图（如实验原理图）。2．将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图所示的电路。3．测量与记录测出小电珠在不同电压下的电流，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

3、量数据填入自己设计的表格中。4．拆除电路，整理仪器。五、数据处理①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系。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，就得到小灯泡的伏安特性曲线。六、误差分析1．系统误差：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。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．偶然误差：（1）电压表、电流表的读数带来的误差。（2）在坐标纸上描点、作图带来的误差。七、注意事项1．电路的连接方式（1）电流表应

4、采用外接法：本实验中被测小电珠的电阻值较小，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：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。（3）保护元件安全：闭合开关S前，滑动变阻器的滑片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小电珠。2．图象的画法（1）建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理。（2）I－U图线在U＝1.0V左右时将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差。（3）误差较大的点要舍去，I

5、－U图线应是平滑曲线而非折线。3．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。热点一　实验数据处理与误差分析的考查【题1】某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡I－U图线，并研究小灯泡的实际功率与所加电压的关系。（1）根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连成完整的实验电路。（2）开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于________（填“a端”、“b端”或“ab的正中间”）。（3）根据实验数据，画出的小灯泡的I－U图线如图所示，由此可确定小灯泡在电压为2.5V时的实际功率为________（保留

6、三位有效数字）。（4）已知小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω，并且其阻值与灯丝温度的关系为R＝k（273＋t℃），k为比例常数，根据I－U图线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为______℃。【答案】（1）见解析（2）a（3）0.975W（4）1155℃（2）开关S闭合之前，应使小灯泡两端的电压最小，故滑动变阻器R的滑片应置于a端。（3）由小灯泡的I－U图线可知，当电压为2.5V时，通过小灯泡的电流约为0.39A，故小灯泡的实际功率P＝UI＝2.5×0.39W＝0.975W。【题2】为了更准确地测量某电压表的内阻RV（RV约为3.0×103Ω

7、），该同学设计了下图所示的电路图，实验步骤如下：A．断开开关S，按图连接好电路；B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C．将电阻箱R0的阻值调到零；D．闭合开关S；E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V位置；F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G．断开开关S。实验中可供选择的实验器材有：a．待测电压表b．滑动变阻器：最大阻值2000Ωc．滑动变阻器：最大阻值10Ωd．电阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ωe

8、．电阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ωf．电池组：电动势约6V，内阻可忽略g．开关、导线若