实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线.docx

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1、实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线1.实验原理(1)测多组小电珠的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和温度的关系.2.实验器材小电珠“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.3.实验步骤(1)画出电路图(如图1甲所示).图1(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.(3)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,并将测量数据填入自己设计的表格中.(4)数据处理①在坐标纸上

2、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,得到小电珠的伏安特性曲线.4.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电源允许的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,限流式接法要选用总阻值与待测电阻相近的滑动变阻器,分压式接法要选用总阻值较小的滑动变阻器.1.注意事项(

3、1)电路的连接方式:①电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小,与量程为0.6A的电流表串联时,电流表的分压影响很大.②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从0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0的一端,使开关闭合时小电珠的电压能从0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U0=1.0V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0V左右绘点要密,以防出现较大误差.2.误差分析(1)由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,会带来误差,电流表外接,由于

4、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.命题点一 教材原型实验例1 (2017·全国卷Ⅰ·23)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表(量程3V,内阻3kΩ);电流表(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干.(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,在虚线框中画出实验电路原理图.(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线

5、如图2(a)所示.图2由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”).(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为________W,最大功率为________W.(结果均保留两位小数)答案 (1)见解析图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17解析 (1)电压表量程为3V,要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的

6、电压进行测量,需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程,题目中要求小灯泡两端电压从零开始,故滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的电阻RL==Ω=11.875Ω,因<,故电流表用外接法,实验电路原理图如图所示.(2)由IU图象知,图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小,表示灯泡的电阻随电流的增大而增大,根据电阻定律R=ρ知,灯丝的电阻率增大.(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0Ω时,电路中的电流最小,灯泡实际功率最小,由E0=U+I(R+r)得U=-10I+4,作出图线①如图所示.由交点坐标可得U1=1.78V,I1=221mA,P1=U1I1≈0.39W;当滑动变阻器电阻

7、值R=0时,灯泡消耗的功率最大,由E0=U+I(R+r)得,I=-U+4,作出图线②如图所示.由交点坐标可得,U2=3.70V,I2=315mA,最大的功率为P2=U2I2≈1.17W.变式1 (2018·山东省泰安市上学期期末)某同学研究小灯泡的伏安特性曲线,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表V(量程5V,内阻3kΩ);电流表A(量程0.3A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1.0Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω)电源E(电动势5V,内阻不计);开关S,导线若干;(1)实验要求能够实现在0~0.32A的范围内对小灯泡进

8、行测量,利

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