1、实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验原理与操作二、注意事项1.电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：小电珠(3.8 V0.3 A)的电阻很小，与 00.6 A 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零开始连续变化.2.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灯丝.3.I-U 图线在 U01.0 V 左右将发生明显弯曲，故在 U1.0 V 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
2、值时要缓慢增加，到额定值记录 I 后马上断开开关.5.误差较大的点舍去，I-U 图线应是平滑曲线而非折线.三、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.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205灯泡发光情况 不亮微亮逐渐变亮正常发光【基础自测】某同学在做测定小灯泡的伏安特性曲线实验中得到如下一组 U 和
3、I 的数据：(1)在图 S8-1 画出 I-U 图线.图 S8-1(2)从图线上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_.(3)图线表明导体的电阻随温度升高而_.解析：(1)根据 U、I 的数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑曲线，即 I-U 图线，如图 D61 所示.图 D61(2)在 I-U 图线中，任一点与坐标原点连线斜率的倒数即这灯泡电压与电流成正比，灯丝电阻不变；当 U1.40 V 时，斜率越来越小，其倒数越来越大，即灯丝电阻随电压增加而变大(或随温度升高而变大).(3)从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大.(2)开始不变，后来逐渐变大答案：(1)如图 D61 所
4、示(3)增大一状态的电阻值，即 RUI，从图线可以看出当 U12 V，滑动变阻器 B 两端所能加的最大电压为 0.520 V10 V12 V，为保证安全，滑动变阻器应选 A.(2)由表中实验数据可知，电学元件电阻最小测量值约为：R 6.40.0055 1163.6，电流表内阻约为 5，电压表内阻约为10 k，相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此电压表应并联在 M 与 P 之间.(3)描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由(2)可知，电流表采用内接法，实验电路图如图 D64 所示：D64(4)由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于 6
5、 V 时，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于 6 V 时，随着电压的升高电流迅速增大，电压与电流的比值减小，电阻变小.答案：(1)A (2)P (3)电路图见图 D64(4)当元件两端的电压小于 6 V 时，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于 6 V 时，随着电压的升高电阻逐渐变小考向 2 电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题【典题 4】(2017 年新课标卷)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 3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 03 V，内阻 3 k)；电流表(量程 00.5 A，内阻 0.5
6、)；固定电阻 R0(阻值 1000)；滑动变阻器 R(阻值 09.0)；电源 E(电动势 5 V，内阻不计)；开关 S；导线若干.(1)实验要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框内并画出实验电路原理图.(2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图 S8-6 甲所示.甲乙图 S8-6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 4 V，内阻 1.00)和题给器材连接成如图乙所示的电路，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
7、 的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W.(计算结果均保留 2 位小数)图 D65解析：(1)要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，实验电路原理图如图 D65 所示.(2)由 I-U 图象可知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随(3)当滑动变阻器的阻值为 9 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时 EUI(rR)，得 U10 I4 V，在图中画出该直线如图 D66 所示，交点坐标约为 U1.75 V，I电流的增大而增大，再由电阻定律 RlS知，电阻率也增大.线的斜率最大时，与灯泡的 I-U 曲线的交
8、点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大.当滑动变阻器电阻值 R0 时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为 U3.67 V，I0.32 A，如图 D67 所示，最大的功率为 P2UI1.17 W.225 mA，P1UI0.39 W；整理得：I 1RrU ERr，当直图 D66图 D67(2)增大增大答案：(1)如图 D65 所示.(3)0.39 1.17方法技巧：电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题：电源对电路中的小灯泡供电，显然路端电压与电路中电流满足关系流经小灯泡的电流与其两端电压满足小灯泡的伏安特性曲线，两线的交点既符合闭合电路的欧姆定律，又满足小灯泡的伏安特性曲线的特点，即为所求的电流与电压值.UEIr，整理可得 IErUr，即可画出对应的 I-U 图线.同时