金板学案高考物理一轮复习 第8章 第4课 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线练习.doc

第4课实验：描绘小电珠的伏安特性曲线一、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二、实验原理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ui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，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化三、实验器材小电珠(3.8 v，0.3 a)或(2.5 v，0.6 a)一个、电压表(03 v15 v)与电流表(00.6 a3 a)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较.由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能2两种接法的选择(1)(2)两种接法的适用条件：限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)如果rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大rx很大时，分压式接法中rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节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)，则必须选用分压式接法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，应改用分压电路若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路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、耗能低五、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，按图中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.4.拆除电路，整理仪器六、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七、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，要严格按照读数规则读数3在坐标纸上描点、作图带来操作误差八、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(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：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化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.iu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电流表选择0.6 a量程，电压表量程的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6误差较大的点要舍去，iu图线应是平滑曲线而非折线1在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是(c)a灯泡中灯丝已烧断b滑片接触不良c灯泡内部短路d滑动变阻器a端接触不良解析：由图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故a错若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故b错若滑动变阻器a端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变，故d错若灯泡内部短路则灯泡两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选c. 2.在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 v，内阻不计，l1、l2、l3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关s闭合后(c)a通过l1的电流为通过l2的电流的2倍bl1的电阻为7.5 cl1消耗的电功率为0.75 wdl2消耗的电功率为0.375 w解析：因电源内阻不计，s闭合后ul13 v，ul2ul31.5 v在iu图象中，可以读出相应的电流il10.25 a，il2il30.2 a，故a不对由r知rl112 ，故b不对，由pui知pl10.75 w，pl20.3 w，故c正确，d错误课时作业1用下列器材组装成描绘电阻r0伏安特性曲线的电路，请将如图所示实物连线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0.5，100，可以看出r0ra，故采用电流表内接法因电阻r0的阻值远远大于滑动变阻器的阻值，故采用分压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所示答案：见解析图2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材：a小灯泡(3.8 v，1.5 w)b直流电源(电动势4.5 v，内阻约0.4 )c电流表(量程0500 ma，内阻约0.5 )d电压表(量程05 v，内阻约5 000 )e滑动变阻器r1(05 ，额定电流2 a)f滑动变阻器r2(050 ，额定电流1 a)g开关一个，导线若干如果既要满足测量要求，又要使测量误差较小，应选择如图所示的四个电路中的_，应选用的滑动变阻器是_解析：由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量，所以滑动变阻器应选用分压式，分压式接法适用于测量较大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比)，由于r1rl，选用r1时滑片移动时，电压变化明显，便于调节又小灯泡的电阻约rl9.6 ，所以安培表应该选用外接法故应选用图丙所示电路答案：丙r1(或e)3在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6 v，1.5 w”的小灯泡、导线和开关外，还有：a直流电源6 v(内阻不计)b直流电流表03 a(内阻0.1 以下)c直流电流表0300 ma(内阻约为5 )d直流电压表010 v(内阻约为15 k)e滑动变阻器10 ，2 af滑动变阻器1 k，0.5 a实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量(1)实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(均用序号表示)(2)在方框内画出实验电路图(3)试将如图所示器材连成实验电路解析：由i额 a250 ma，故选c.因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，应选小阻值的e.答案：(1)ce(2)实验电路如图(3)实物图连线如图所示4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是_导线断路(2)某同学测出电源和小灯泡的ui图线如图所示，将小灯泡和电阻r串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 a，则r_.(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图中的(a)、(b)、(c)所示，下列说法正确的是()aa可以作为标准电阻使用bb能作为标准电阻使用cb的阻值随电压升高而增大dc的阻值随电压升高而增大解析：(1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路(2)由电源的ui图线知e3.0 v，r1 ，当小灯泡与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得ei(rrr灯)，又由小灯泡的ui图线得r灯1.2 ，解得r0.8 .(3)因a元件的iu图线是直线，说明其电阻不随电压的变化而变化，故可作为标准电阻，故a对，b错b的阻值随电压升高而增大，c的阻值随电压升高而降低，故c对d错答案：(1)g(2)0.8(3)ac5现在要测量一只额定电压为u3 v的小灯泡l的额定功率p(约为0.3 w)实验室备有如下器材：电流表(量程200 ma，内阻r110 )电流表(量程300 ma，内阻约为几欧姆)定值电阻r(10 )滑动变阻器r1(0100 ，0.5 a)电源e(e5 v，r1 )单刀开关一个、导线若干(1)设计出实验电路，画在下面的虚线框内(2)按(1)中设计的电路图把如图中仪器连接起来(3)写出主要的操作步骤：_