描绘小电珠的伏安特性曲线练习及答案.doc

或实验（8）描绘小电珠的伏安特性曲线知识梳理一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线.二、实验器材小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸.三、实验原理用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流，建立U-I坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线.为了尽可能多取些数据点并减小实验误差，应选用电流表外接法，滑动变阻器分压接法电路，因为小灯泡的电阻值较小.四、实验步骤1.连接电路将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图7-3-22所示电路.图7-3-222.测出小电珠在不同电压下的电流（1）闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化;同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.（2）移动滑动变阻器触头的位置，测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.U/V00.81.01.2I/A0U/V1.62.03.63.8I/A特别提示I-U图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差.3.画出伏安特性曲线（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.4.拆除电路，整理仪器交流与思考:描绘出小电珠的伏安特性曲线后，曲线上各点对应的曲线的斜率是否表示小电珠在该电压下的电阻值？若是，说明理由；若不是，如何表示该电压下的电阻值？提示:由于电阻的定义式为，而不是，只有U与I为线性关系时才等于，在U与I为非线性关系时，所以各点对应的曲线斜率并不表示该电压下的电阻值.该电压下的电阻值应等于该点对应的电压与电流的比值.五、注意事项1.电路的连接方式（1）电流表应采用外接法:因为小电珠的电阻较小，与00.6 A电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略.（2）滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.2.闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化.同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.3.U-I图线在U1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差.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，即使用的若是“3.8 V 0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程，若使用“2.5 V 0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程.5.保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关.6.误差较大的点要舍去，U-I应是平滑曲线而非折线.六、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.2.在坐标纸上描点、作图带来误差.交流与思考:观察小电珠的伏安特性曲线，分析特点，并说明理由.提示:由于小电珠在电压较低时没有发光，灯丝温度较低，其电阻变化不明显，所以在伏安特性曲线的开始一段接近直线.但随着电压的不断增大，电珠开始发光，温度变化很大，因此对应电阻值也变化很大，伏安特性曲线为曲线.典例精析1.实验电路和实验仪器的选择【例1】 有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线.有下列器材供选用:A.电压表（05 V，内阻10 k）B.电压表（010 V，内阻20 k）C.电流表（00.3 A，内阻1 ）D.电流表（00.6 A，内阻0.4 ）E.滑动变阻器（5 ，1 A）F.滑动变阻器（500 ，0.2 A）（1）实验中电压表应选用_，电流表应选用_.为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用_（用序号字母表示）.（2）请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把由图7-3-23中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.图7-3-23思路点拨:（1）如何通过计算选择仪器？（2）如何判断电流表的内外接法？如何确定分压、限流接法？解析:（1）因小灯泡的额定电压为4 V， 所以电压表应选用A，小灯泡的额定电流，所以电流表应选用D;小灯泡正常工作时的电阻为，因为，Rx为小电阻，电流表应采用外接法，要求电压表从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器应选用E.（2）满足实验要求的电路图如图7-3-24.图7-3-24接成的相应实物电路图如图7-3-25.图7-3-25答案:（1）AD E（2）见解析点评:伏安法是测量电阻的一种最基本方法，除此之外，还有替代法、半偏法等，原理是部分电路欧姆定律或闭合电路欧姆定律.通过该题，把握器材选取、电路设计的一般原则.巩固与拓展某同学测绘标有“3.8 V0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的规律.（1）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表:A1（量程100 mA，内阻约2 ）;A2（量程0.6 A，内阻约0.3 ）;电压表:V1（量程5 V，内阻约5 k）;V2（量程15 V，内阻约15 k）;滑动变阻器:R1（阻值范围010 ）;R2（阻值范围02 k）;电源:E1（电动势为1.5 V，内阻约为0.2 ）;E2（电动势为4 V，内阻约为0.04 ）;为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_，滑动变阻器_，电源_.（填器材的符号）（2）根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图7-3-26所示，由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_;当所加电压为3.00 V 时，灯丝电阻为_，灯泡实际消耗的电功率为_W.图7-3-26（3）根据R-U图象，可确定小灯泡电功率P与外加电压U的关系，符合该关系的示意图是图7-3-27中的_.图7-3-27思路点拨:（1）选择仪器应遵循精确、方便的原则，一般指针应在量程的1/3到2/3之间.（2）从图象中能获取什么信息？解析:（1）灯泡的额定电压为3.8 V，选用V1，V2的量程太大，精确度不够.额定电流为0.3 A，选用A2，A1的量程为100 mA太小，会被烧坏.灯泡的额定电压为3.8 V，则电源4 V足够用，选用E2.滑动变阻器R2电阻为02 k，阻值太大，不易调节，灯泡的电压、电流变化范围小，应选用R1.（2）由图读出U0，灯泡的阻值为1.5 ，当U3 V时，由图读出灯丝电阻为11.5 ，算出电流为0.26 A，则功率为PUI30.26 W0.78 W.（3）由图得A选项正确.答案:（1）A2 V1R1E2 （2）1.511.50.78（3）A2.实物连接【例2】 用如图7-3-28所示的实验器材测定小电珠的伏安特性曲线，要求加在小电珠上的电压从零开始逐渐增大到额定电压.图7-3-28（1）请画出实验所用的电路图，并按电路图用导线把实物图连接起来.图7-3-29（2）某同学根据实验所测的几组数据画出如图7-3-29所示的图象，图象是一条曲线而不是直线，原因是_.思路点拨:由小电珠的电阻小可知，电流表外