1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线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.1.用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在I-U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.2.电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化.3.滑动变阻器两种接法的对比方式内容限 流 接 法分 压 接 法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件4.分压和
2、限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式电路.(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式电路.(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路.(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低.小电珠(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、46 V学生电源、
3、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.一、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，按如图所示的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)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器.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.(坐标系纵轴
4、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.【锦囊妙诀】电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要分压，A表外接减误差，电压从零开始变，I-U坐标连曲线，要对图线细研究，得出规律记心间.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，要严格按照读数规则读数.3.在坐标纸上描点、作图带来误差.1.电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小电珠(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连接，
5、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，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏.3.I-U图线在U=1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V 左右要多测几组数据，以防出现很大误差.4.电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定.5.调节滑动变阻器,使小电珠两端电压缓慢增加到额定值，记录I后马上断开开关.6.误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线.7.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，使得根据测
6、量数据画出的图线尽量占满坐标纸.一种测小电珠的电阻的准确方法实验原理：如图所示，两个电压表完全相同且内阻很大.移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数.在坐标纸上画出R-U图线，并分析R随U变化的规律.在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确.但上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便.电路的连接和图线的描绘【例证1】(2011广东高考)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V
7、,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干.(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”、“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为 _.(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线.(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_端，为使小电珠亮度增加，P应由中点向_端滑动.(4)如表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).数据点abcdefU/V 0.000.501.001
8、.502.002.50I/A 0.0000.1220.1560.1850.2160.244【规范解答】(1)因为小电珠的电阻比较小，故应该选“1”倍率，由题图读得电阻为7.5.(2)因为小电珠的电阻比较小，故伏安法测量时应该用电流表外接法，测量的电压应该从零开始，故滑动变阻器要用分压式接法，实物连接如图所示.(3)开关闭合前滑片P应置于a端，为了使小电珠亮度增加，应使滑片从中点向b端滑动.(4)ab之间电流增加了0.122 A，其他段电流依次增加了0.03 A左右，所以需要在ab之间将电流分为0.030 A、0.060 A、0.090 A，分别测出相应的电压值.答案：(1)1 7.5(2)见规
9、范解答图(3)a b(4)ab图象的推广和应用【例证2】(2012漳州模拟)某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值.(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关，适当调节滑动变阻器R后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R，得到几组电压表的示数U与R的数据如表：电阻R/5.010.015.025.035.045.0电压U/V 1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出U-R关系图象.(2)用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00 V.利用(1)中测绘的U-R图象可得Rx=_.【规范解答】(1)先以实验得到的每一组(R，U)数据描点，然后用平滑的曲线连接以上描点，得
10、到U-R图线如下：(2)对照U-R图线，找到图线上U=2.00 V点，读出其对应的Rx=20.(1921 也可以)答案：(1)见规范解答(2)201.为探究小电珠L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是图中的()【解析】选C.小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻R增大，所以U-I图线的斜率增大,故C项正确.2.如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是()A.此接法的测量值大于真实值B.此接法的测量值小于真实值C.此接法要求待测电阻值小于电流表
11、内阻D.开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最右端【解析】选A.由故A正确，B错误；电流表内接法，要求故C错误；开始实验时滑动变阻器滑动头应在最左端，使电压表读数由小到大变化，故D错误.3.在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，A1、A2、A3为三个相同规格的小电珠，这种小电珠的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合后()A.通过A1的电流为通过A2的电流的2倍B.A1的电阻为7.5 C.A1消耗的电功率为0.75 WD.A2消耗的电功率为0.375 W【解析】选C.因电源内阻不计，S闭合后3.0 V，UA31.5 V.在I-U图象中，可以读出相应的电流0.25 A，故A不对.由
12、故B不对.由PUI知故C正确，D错误.4.用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将如图所示中实物连接成为实验电路.微安表A(量程200 A，内阻约200);电压表V(量程3 V，内阻约10 k);电阻R0(阻值约20 k)；滑动变阻器R(最大阻值是50，额定电流1 A)；电池组E(电动势3 V，内阻不计)；开关S及导线若干.【解析】由于可以看出故采用电流表内接法，画出电路原理图如图所示.把实物与原理图结合起来完成连线，注意电压表、电流表的正、负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出，连线如图：答案：见解析图5.(2012福州模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、
13、c、d、e、f、g和h按图所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：(1)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为_.(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小电珠亮，则断路的导线为_.(3)若反复调节滑动变阻器，小电珠亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为_.【解析】将实物图转化为电路图如图所示.(1)电压表有示数说明电压表接头与电源之间的电路未断，电流表示数为零，说明出现断路，故d导线断.(2)电流表示数不为零，且小电珠亮，说明主干路无断路，电压表示数为零，说明h断路.(3)按题图连接时，滑动
14、变阻器为分压式接法，电压表、电流表示数都可调为零，若g断，则变为限流式接法，两表示数都不可调为零.答案：(1)d (2)h (3)g6.为测量“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：量程00.6 A、03 A，内阻约为0.2 电压表：量程03 V、015 V，内阻约为15 k滑动变阻器：020，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠上的电压可从0开始调节.(1)以上四个电路图你认为最合适的是_.(2)在本实验中，电流表的量程可选_.(3)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示，某次测量时，电流表读数为0.40 A，此时小电珠的实际功率为_W.【解析】(1)C与D电路图不符合电压从0开始调节，小电珠的电阻由于故电流表应采用外接法，应选A.(2)小电珠的额定电流为故电流表量程应选择00.6 A.(3)当电流表读数为0.40 A时，由图象可读出电压为6.0 V，故小电珠实际功率P=0.406.0 W=2.4 W.答案：(1)A (2)00.6 A (3)2.4
