1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线前期准备明确原理知原理 抓住关键【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。【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。【实验器材】学生电源(4 V6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V，0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。再现实验重视过程看过程 注重数据【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，按实验原理图连接好实验电路。2把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。3移动滑动变阻器滑片
2、位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.64.0I(A)4.拆除电路，整理仪器。【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(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。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。【误差分析】1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。2电流表、电压表的读数带来误差。3在坐标纸上描点、作图带来操作误差。【注意事项
3、】1电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：小电珠(3.8 V，0.3 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：目的是能使小电珠两端的电压从零开始连续变化。2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。3I 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
4、。剖析考点瞄准热点析考点 强化认识考点一实验原理和操作典题1在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在I U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。(2)根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是_。(3)将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 。若电路中的电流为0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为_ W。解析(1)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实
5、验时，电压、电流从零开始可调，滑动变阻器采用分压式，灯泡的电阻与电流表阻值相差不大，与电压表内阻相差较大，电流表采用外接法，电路图、实物图如图所示。(2)小灯泡的电阻随温度升高而增大，由功率PI2R，P I2图象的斜率逐渐增大，C错误，D正确；由P，P U2图象的斜率逐渐减小，A、B错误。(3)当电路中的电流I0.40 A，由图象可得小灯泡两端的电压U4 V，定值电阻R两端的电压UREUIr1.6 V，所消耗的电功率PURI0.64 W。答案(1)见解析图(2)D(3)0.641(2015浙江高考)如图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。(1)根据图甲画出实验电路图。
6、 (2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：_、_、_、_。两组数据得到的电阻分别为_和_。解析：(1)实验电路图如图所示。(2)电流表量程为0.6 A，每一小格代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位。读数分别为：0.10 A、0.24 A、2.00 V、0.27 V。应用R求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.27 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 和8.3 。答案：(1)见
7、解析图(2)0.10 A0.24 A2.00 V 0.27 V2.7(0.1)8.3(0.1)如填为8.3(0.1)2.7(0.1)也行2要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )；电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )；电压表(量程为03 V，内阻约3 k)；电键一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)。A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图
8、_(填字母代号)。(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_ W。解析：(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A。(2)由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用B图。 (3)画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压，U1.0 V，I0.10 A，因此小灯泡消耗的功率为PUI0.1 W。答案：(1)A(2)B(3)0.1考点二数据处理和误差
9、分析 典题2物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为 0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 ，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 U V1.22 V。他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线，进而分析小灯泡的额定电压。A电压表(量程3 V，内阻约3 k)B电流表(量程150 mA，内阻约2 )C电流表(量程500 mA，内阻约0.6 )D滑动变阻器R1(020 )E滑动变阻器R2(0100 )F电源 E(电动势4
10、.0 V，内阻不计)G开关S和导线若干H待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“”或“”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)。(2)在实验过程中，一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在表格中。次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310请你根据表中实验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的UI图线。(3
11、)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ V；这一结果大于1.22 V，其原因是_。解析(1)根据PI2R，估算出灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选；本实验要描绘出灯泡的U I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻较小，电流表应外接。原理图如图甲所示。(2)如图乙所示。(3)由PUI0.75 W，再结合图象可知U额2.5 V；小灯泡的额定电压大于1.23 V的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻。答案(1)见解析图甲R1(2)见解析图乙 (3)2.5(2.42.6均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高
12、而变大)1为了测量一个标有“12 V5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，电阻不计；电流表：00.6 A，03 A，内阻可忽略；电压表：03 V，015 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围020 ，允许通过的最大电流为1 A；开关一个，导线若干。实验时要求加在小灯泡两端的电压可从零调到12 V。(1)将图甲中的实物图连接完整。(2)某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，通过小灯泡的电流大小为0.40 A，则此时加在它两端的电压为_ V，此时小灯泡的实际功率为_ W。解析：(1)由于要求小灯泡两端的电压可从零调到12 V，故滑动变阻器应采用分压式接
13、法。又因电流表内阻可忽略，则电流表采用内接法、外接法均可以，实物连接如图所示。(2)由I U图线得，当I0.40 A时，U6 V，故小灯泡的实际功率为PIU2.4 W。答案：(1)见解析图(2)62.42(2016云南联考)有一个小灯泡上标有“4.8 V2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线。有下列器材可供选用：A电压表(03 V，内阻3 k)B电压表(015 V，内阻15 k)C电流表(00.6 A，内阻约1 )D定值电阻R13 kE定值电阻R215 kF滑动变阻器R(10 ，2 A)G学生电源(直流6 V，内阻不计)H开关
14、、导线若干(1)实验中所用电压表应选用_，定值电阻应选用_(均用序号字母填写)。(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在虚线框内画出满足实验要求的电路图。 (3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是_，下面四个图象中可能正确的是_。解析：(1)由于量程15 V的电压表量程较大，所以可以采用扩大3 V量程电压表的办法，实验中所用电压表应选用A，定值电阻应选用R13 k的D。(2)采用分压电路，电流表外接，电路图如图所示。(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是U2UV。由P，R随温度升高(电压增大)而增大
15、，小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线可能正确的是图C。答案：(1)AD(2)见解析图(3)U2UVC考点三实验创新设计 典题3由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A待测电阻器Rx(2.5 V，1.2 W)B电流表(00.6 A，内阻为1 )C电压表(03 V，内阻未知)D滑动变阻器(010 ，额定电流1 A)E电源(E3 V，内阻r1 )F定值电阻R0(阻值5 )G开关一个和导线若干(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在虚线框内画出实验电路图。
16、 (2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线。(3)该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是_ W。(结果保留2位小数)解析(1)要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。电路如图甲所示。(2)电压表的示数减去电流表的分压即
17、为电阻器两端的电压 URUIr，数据如下表。电阻器的伏安特性曲线如图乙所示。UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52(3)由URI(rR0)E作出UI图象如图乙中直线所示，由此图象与电阻器UI图线的交点可得此时电阻器的电压UR0.9 V，电流I0.35 A，电阻器的实际功率为PUI0.32 W。答案(1)见解析图甲(2)见解析图乙(3)0.321(2015山东高考)如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所
18、示的UI关系图线。回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)。(2)I0_ A。(3)RL消耗的最大功率为_ W(保留一位有效数字)。解析：(1)滑动触头向下移动，RL变小，R1与R并联后的总电阻R总变小，由于电路连接恒流源，根据UIR总可得电压表示数减小。(2)由(1)问中两式可得U(I0I)R，从题图乙知，电压U0时，I0I1.0 A；I0时，R20 。(3)PLUI20(1.0I)I520(I0.5)2，所以当I0.5 A时，RL消耗的功率最大，为5 W。答案：(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(3)52(2015福建高考)某
19、学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接。(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接。(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为_ A。(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_ W(保留两位小数)。解析：(1)电流表示数要从零开始逐渐增大，滑动变阻器要用分压接法，如图甲所示。(2)电流表示数为0.44 A。(3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时R外r1 ，I A1.5 A，U外1.5 V，即每只小电珠两端的电压为1.5 V，通过图象可知每只小电珠的电流为I00.38 A，n4(只)；通过每只小电珠的电流为I0，两端电压为U，根据闭合电路欧姆定律得 UnI0rE，而U4I03 V，U4I03 V，如图乙所示，图线的交点纵、横坐标分别为U1.5 V，I00.38 A，PUI00.57 W，P总nP0.574 W2.28 W。答案：(1)见解析图甲(2)0.44(3)42.28