实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线.doc

实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的 描绘小电珠的伏安特性曲线，并分析其变化规律二、实验原理 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，测出多组值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线三、实验器材 小电珠，4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干.四、实验步骤及数据处理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实-8-1所示电路2测出小电珠在不同电压下的电流，移动滑动变阻器的触头位置，测出12组左右不同的电压值和电流值I，并将测量数据填入表格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结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线4拆除电路、整理仪器五、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(3.8 V，0.3 A)的电阻很小，与O0.6 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0开始连续变化2闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，这样可以使开关闭合时小电珠的电压能从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3U-I图线在U0=1.0V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差4电流表选择0.6A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3V量程5保持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U-I图象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测量时读数带来误差3在坐标纸上描点、作图带来误差学生练习：1下表中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据：(1)分析上表内的实验数据可知，应选用的实验电路图是图实-8-8中的 (填“甲”或“乙”)；(2)试分析所选实验电路图存在的误差原因解析：(1)从表格中的数据可以看出，小灯泡的电压和电流从零开始逐渐变化甲电路中滑动变阻器采用分压接法，可以获得从零开始变化的电压，符合图中数据的要求所以应选用的实验电路图是甲图(2)由甲图可知，电流表的分压会造成实验误差，因为小灯泡的电阻较小，和电流表内阻相差不太大电流表最好用外接方式答案：(1)甲 (2)见解析2.(1)如图实-8-9甲所示是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“-”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是 A，刻度盘上的每一小格表示 A；图中表针示数为 A；当使用电流表的“-”和“3”两个接线柱时，刻度盘上的每一小格代替 A；图中表针示数为 A(2)如图实-8-9乙所示为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过 V，每小格表示 V，图中表针示数为 V若使用较大量程，则表盘刻度每小格表示 V，图中表针示数为 V解析：当用“-”和“0.6”、“-”和“3”时，其中“0.6”、“3”即为电表的量程由于电表刻度均匀，故各刻度线平均量程电表应用过程中读数不能超过其量程答案：(1)0.6 0.02 0.44 0.1 2.2 (2)3.0 0.1 1.7 0.5 8.53.在如图实17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()图实17A通过A1的电流为通过A2的电流的2倍BA1的电阻为7.5 CA1消耗的电功率为0.75 WDA2消耗的电功率为0.375 W解析：因电源内阻不计，S闭合后UA13 V，UA2UA31.5 V在IU图象中，可以读出相应的电流IA10.25 A，IA2IA30.2 A，故A不对由R知RA112 ，故B不对，由PUI知PA10.75 W，PA20.3 W，故C正确，D错误答案：C4.某同学利用如图实-8-2所示的电路，研究加在标有“3.8V，0.3A”的小电珠两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下所示的数据 根据以上这些数据完成下列问题： (1)描绘出小电珠的U-I曲线 (2)比较U1=1.0V和U2=3.0V时小电珠的电阻大小，并说明其原因 (3)小电珠两端的电压从零到额定电压变化时，小电珠的最大电阻是多少?最大电功率是多少?5.(2009年模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6V，1.5W”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03A(内阻01 0以下) C直流电流表0300mA(内阻约为5 Q) D直流电压表010V(内阻约为15 kn) E滑动变阻器10，2 A F滑动变阻器lk，O.5 A 实验要求小电珠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)在下面的虚线框内画出实验电路图并说明用此原理图的原因6.(2008天津高考)用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将图实18中实物连接成为实验电路图实18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，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来源:学#科#网Z#X#X#K答案：见解析图7.(2010华南师大附中模拟)有一个标有“12 V,24 W”的灯泡，为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：A直流电源15 V(内阻可不计)B直流电流表00.6 A3 A(内阻0.5 、0.1 )C直流电流表0300 mA(内阻约5 )D直流电压表03 V15 V(内阻约3 k、15 k)E直流电压表025 V(内阻约200 k)F滑动变阻器10 、5 AG滑动变阻器1 k、3 A(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验，需要从上述器材中再选用_(用序号字母表示)(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图(3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图实110所示，由这条曲线可得出：正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是_图实110(4)如果灯丝电阻与(t273)的大小成正比，其中t为灯丝摄氏温度值，室温t27，则正常发光时灯丝的温度是_.解析：(1)由灯泡的额定电压为12 V、额定电流为0.5 A可知，电压表应选用D，电流表应选B，实验采用分压式电路，滑动变阻器应选阻值小些的，故选F.电源A是必选的(2)因，故应采用外接法滑动变阻器应用分压式连接，如图所示(3)由图可知，U12 V时，R6.2 ，故灯丝正常发光时的功率为P23.2 W.(4)设Rk(t273)由t27，R01.0 ，k /K.由R6.2 得：t1587.答案：(1)ABDF(2)见解析图(3)23.2 W(4)15878.图实111甲所示为某同学测绘额定电压为2.5 V的小电珠的IU图线的实验电路图图实111(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接成完整的实验电路(2)开关S闭合之前，图实111乙中滑动变阻器的滑片应该置于_(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)图实112(3)已知小电珠灯丝在27时电阻值约为1.5 ，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，热力学温度T与摄氏温度t的关系为T273t，根据图实112所示的小电珠的IU特性曲线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为_ (保留两位有效数字)解析：对于分压电路，开关S闭合前，应该将滑动变阻器的滑片置于最左端(A端)，使待测电路上电压为零由灯丝电阻与热力学温度成正比可得RkT，当灯丝温度为300 K时电阻为1.5 可得k0.005.由小电珠的IU特性曲线可得当电压为2.5 V时灯丝中电流约为0.265 A根据欧姆定律可得出灯丝电阻RU/I9.4 ，由RkT解得此时灯丝热力学温度TR/k1880 K，即灯丝温度约为tT27316071.6103 .答案：(1)实物连线图如图所示(2)A端(3)1.61039.(2010贺州模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图实113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：图实113图实114(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，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电珠的UI图线如图实114所示，将小电珠和电阻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实115中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是 ()来源:Z*xx*k.Com图实115Aa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来源:Zxxk.Com解析：(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度变化，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 ，当小电珠与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得EI(RrR灯)又由小电珠的UI图线得R灯1.2 解得R0.8 .(3)因a元件的IU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错因IU图线的斜率的倒数表示电阻值的变化，故C对D错答案：(1)g(2)0.8(3)AC10.(2007年高考重庆理综)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图实-8-10所示方式连接电路，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0.3A，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 11.(2009年海淀模拟)如图实-8-11甲所示为某同学测绘额定电压为2.5V的小电珠的I-U图线的实验电路图(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接成完整实验电路 (2)开关S闭合之前，图实-8-11乙中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)(3)已知小电珠灯丝在27时电阻值约为1.5，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比(热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=273+t)，根据图实-8-12所示的小电珠的I-U特性曲线，估算该电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为 (保留两位有效数字).12.(2009年广东质检)有一个标有“2.5V，0.3A”字样的小灯泡，现要测定其在02.5V的区间内不同电压下的电功率，并作出其电功率P与其两端电压的平方U2的关系曲线有下列器材可供选择：(1)实验中尽量减小实验误差，则应选用的器材除小灯泡、电源、电流表、开关、导线外，还需 (均用序号字母填写)(2)根据你设计的实验电路，完成如图实0-8-14中的连线(3)若测定“4.8 V，2 A”的小灯泡，如果选用电压表V1的量程偏小，而选用电压表V2则量程又过大，为了能完成该实验则除了选用小灯泡、电源、龟流表、开关、导