2012版物理一轮精品复习学案：实验8描绘小电珠的伏安特性(精)

1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线【考纲知识梳理】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（00.6A3 A 各一个、滑动变阻器（最大阻值 20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.三、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 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

2、器采用分压式:使电压能从零开始连续变化.【滑动变阻器的限流接法和分压接法】1.两种接法比较内容、 91 ffi S井压摆法对比盪阴电略图祁b%R厂E.一GT,S内獰、限迅援法分压證注对比说明电略图*心bI10bft ft KVAI分压电關由上表可以看出：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（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 R x 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.R x

3、 很大时，分压式接 法中 R x 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 接法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、耗能低【要点名师透

4、析】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.(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/V00.20.40.6

5、0.8L01.2/AQUN00.20.40.60.8L01.27/AQ【例 1】(2010 浙江高考 在 描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流-电压的数据如表所示：4.拆除电路，整理仪器.(1 用表中数据描绘电压随电流的变化曲线(2为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示，请 指出灯丝的特征，并解释 形成的原因io| j |【答案】(1 用表中数据描绘电压随电流的变化曲线，如图所示(2 电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢不同，第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高很快，电阻增大得快；第三区间部分电能转化 为光能，灯丝温度升高变慢，电

6、阻增大也变慢二、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. 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.5. 注意事项(1 电路的连接方式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.滑动变

7、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 I-U 图线在 U 0=1.0 V 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 0.6 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“ 3.8V,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

8、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，I-U 图线应是平滑曲线而非折线【例证 2】(2011 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U-I 图线如图所示，将小电珠和电阻 R 串联后接(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、

9、(c,下列说法正确的是(A. a 可以作为标准电阻使用B. b 能作为标准电阻使用C. b 的阻值随电压升高而增大D. c 的阻值随电压升高而增大【答案】(1g (20.8 (3A、C【详解】(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 U-I 图线知 E =3.0 V , r =1当小电珠与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得 E =I(R +r +R 灯又由小电珠的 U-I 图线得R 灯=1.2Q解得 R =0.8Q.(3 因 a 元件的 I-U 线是直线,说明其阻值不随电压的变化而变化，故可作为

10、标准 电阻,故 A 对,B错；因 I-U 图线的斜率的倒数表示电阻值的变化，故 C 对 D 错.【感悟高考真题】1. (2011 重庆理综 T20 在测量电珠伏安特性实验中,同学们连接的电路中有两 个错误电路，如题 20 图所示。电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头 置于左端，闭合 S，在向右端滑动触头过 程中，会分别出现如下四种现象：a.电珠 L 不亮；电流表示数几乎为零b.电珠 L 亮度增加；电流表示数增大c 电珠 L 开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d.电珠 L 不亮;电流表从示数增大到线圈烧断与上述 a b c d 四种现象对应的电路序号为A.B.C.D

11、.UI -J【答案】选 A.【详解】对于电路，随着滑动变阻器触头向右滑动，灯泡上电压增大，灯泡变亮, 通过电流表的电流增加,由于滑动变阻器触头滑到最右端也不会造成短路，所以电流表不至于烧毁. 据此判断与 b对应；对于电路，滑动变阻器触头向右滑动时，回路电流增大，灯泡 亮度增加，电流表示数变大，当滑动变阻器 触头滑到最右端时，造成短路，从而烧毁电 流表，之后，灯泡变得最亮.据此判断,与 c 对应;对于电路,由于电压表串联进了 电路,而电压表内电阻很大，滑动变阻器触头时，灯泡不亮,电流表示数几乎 没有变化, 据此判断与 a 对应;对于电路，灯与电压表串联,灯泡不亮，随着滑动变阻器触头向 右滑动，示

12、数不断增大，最后电流表将被短路烧毁.所以,对以 a、b、c、 d.2. （2011 福建理综 T19（2 （12 分某同学在探究规格为“ 6V , 3W 的小电珠伏安 特性曲线实验中：在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应 将选择开关旋至S进行测量。（填选项前的字母A.直流电压 10V B.直流电流 5mAC.欧姆X00 D.欧姆X该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R 为滑动变阻器（阻值范围020Q，额定电流 1.0A 丄为待测小电珠，O为电压表（量程 6V ,内阻 20kQ,CMA 电流表（量程 0.6A ,内阻 1Q,E 为电源（电动势 8V ,内阻不计,S 为开关

13、。I.在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最 _ 端;（填左”或 右”n.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关 S 后,无论如何调节滑片 P ,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是_点至_ 点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图甲中的数字，如“点至 3 点”的导线川.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而 _ 。（填不变”、增大”或 减小”【答案】DI左U.1 点到 5 点（或 5 点到 1 点川.增大【详解】 由小电珠的规格可知其电阻约为 12Q故选 D2I由于电压

14、应从零开始，结合分压接法的特点，开关闭合前,滑动变阻器滑动 片应置于最左端n.由于电压表和电流表总是调不到零，因此滑动变阻器不是分压接法，各元件 无故障则是 1 到 5 点导线没有连接好Lm.由I-U图像的斜率越来越小可知小电珠的电阻随工作电压的增大而增大3. (2011 安徽高考 T21 -II (1 某同学实用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值 先把选择开关旋 到“ x1k 挡位，测量时针偏转如图(a 所示。请你简述接下来的测量 过程：；;测量结束后，将选择开关旋到“OFF 挡(2 接下来采用 伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验 器材如图(b 所示。其中电压表内阻约为Qk 5 电流表

15、内阻约为 5Q。图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接（3 图（c 是一个多量程多用电表的简化电路换开关 S 旋到位置 3 时，可用来测量；当 S 旋到位置时，可用来测量电流，其中 S 旋到位置 时量程较大。【答案】（1断开待测电阻，将选择开关旋到：？100”档；将两表笔短接，调整 欧姆调零旋钮”使指针指向“ 0 ”Q再接入待测电阻，将指针示数？100,即为待测电阻阻值。（2 见解析（3 电阻 1、2 1【详解】（1 由指针偏转知所选档位过大，电阻读数大约为 2kQ所以需要换 100?档，换挡后要重新进 行欧姆调零，最后读数。（2 该电阻Qk 2 和电压表、电流表 内阻比较知为一个大电阻

16、，所以电流表要用 内接法，电路连接如图。（3 测量电阻需 要内接电源，所以开关 S 旋到位置 3 时,用来测量电阻；测量电流时，表头要并联分流 电阻，故当 S 旋到位置 1、2 时,用来测量电流，分流电阻越小量程越大，所以旋 到位 置 1 时量程较大。114. (2011 广东理综 T34(2 在描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5V , 0.6W ,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_ 咅率的电阻挡(请填写 “ x1、 “ x10 或 “ x100 ”调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图 16,结果为_Q

17、2实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图 17 完成实物图 18 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 _ 滑动。下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、” “ be、”ed、 de 或 ef【详解】因为小电珠的电阻比较小，故应该选 1?倍率,有图读的电阻为 7.5Q2因为小电珠的电阻比较小，故伏安法测量时应该用安培表 1 外接法，测量的电压应该从零开始，故用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，

18、应使滑片从中间向 b 端滑动。4应该从 be之间再多测几组数据，因为小电珠的电阻，在电压很小时，电阻变化是线性的，电压较大时电阻变化也趋于线性，只有在中间阶段是非曲线的，如图所示所以应该从 be 之间再多测几组数据5. (2010 重庆 22(2 在探究小灯泡的的伏安法测电阻实验中，所用器材有灯泡 I , 量程恰当的电 流表 A 和电压表 V ,直流电源的滑动变阻器 R、电键 S 等，要求灯泡 两端电压从 OV 表开始变化 实验中滑动变阻器应采用 _ 接法(分压”或 限流”某同学已连接如题 22 图 2 所示的电路，在连接最后一根导线的 e 端到直流电源正析之前，请指出其中 仅有的 2 个不当

19、之处，并说明如何改正A :_B:_3分别测得两只灯泡 I 1 和 I 2 的伏安特性曲线如题 22 图 3 中I和U所示，然后将灯泡 I 1、I 2与电池组（电动势和内阻均衡定连成题 22 图 4 所示电路。多次测量后得到通过 I 1 和 I 2 的电流平均值分别为 0.30A 和 0.60A.A.在题 22 图 3 中画出电池组路端电压 U 和电流 I 的关系曲线B.由该曲线可知电池组的电动势为 _ V,内阻为 _Q取两位有效数字【答案】分压A.电键不应闭合，应处于断开状态 B.滑动变阻器的滑动 触头P 位置不当,应将其置于 b 端4.6V 2.7Q【解析】探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从

20、0 到额定电压变化，所以滑动变阻器必须采用分压解法。在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误。连好 线路后在闭合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大，将分压滑动变阻器调到 输出为0 端，在图中是 b 端,以保护电源和电表。描绘电源的伏安特性曲线要求外 电阻变化测定对应的多组路端电压和电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获 得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为 描绘准确可以先进行理论计算，首先查出两坐标为（0.30A , 3.8V 和（0.60A ,3.0V ,则内阻为 7. 23. 06. 00. 38. 3=-=rQ电动势

21、为 7. 203. 08. 3=-=E r , 6. 4=E V 然后作出准确图像如图xU!V6. (2010 福建 19(3 如图所示是一些准备用来测量待测电阻R x 阻值的实验器材器材及其规格列表如下UfV5.0L U1ii| ! 辛1，为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量时电表的读数大于 其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代表导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量 R阻值的电路答案:7. (2010 上海物理 26 在用 DIS 描绘电场等势线的实验中(1 电源通过正负电极 a、b 在导电物质上产生的稳恒电流分布

22、模拟了二个_产生_ 用探测等势点。(2 (单选题在安装实验装置时，正确的做法是(A 在一块平整木板上依次放复写纸、白纸、导电纸(B 导电纸有导电物质的一面应该向上(C 连接电源正负极的电极 a、b 必须与导电物质保持绝缘(D 连接电极 a、b 的电源电压为交流 46V【解析】(1 点电荷,电场,DIS(2BA 应依次放白纸、复写纸、导电纸B 应电极 a、b 必须与导电物质保持导电C 应连接电极 a、b 的电源电压为为直流 4-6V【考点模拟演练】1.(2011 东营模拟 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

23、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(【详解】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. (2011 兰州模拟 某同学测绘标有 “4.8 V,0.3 A 小电珠的电功率随电压变化的 图象,要使小电珠两端电压 从 0 至 4.8 V 连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导 线和开关外，可供选择的仪器还有(A .电流表：量程 00.6 A,内阻约为 1QB .电流表:量程 03 A,内阻约为 0.2QC .电压表:量程 06 V,内阻约为 2 kQD .电压表：量程 015 V,内阻约为

24、4.5 kQE .滑动变阻器：阻值范围 020 额定电流 2 AF .滑动变阻器：阻值范围 02 k 额定电流 0.5 AG .电池组：电动势 6 V,内阻约为 1Q12 3 4 5/v(1 选用的器材代号为_；(2 画出电路图；(3 根据实验测量的数据描出 P -U 图线，如右图所示,则小电珠在 1.5 V 电压下的 电阻值 R =_Q.【答案】(1ACEG (2 如解析图所示(32.25【详解】(1 根据小电珠的额定电压为 4.8 V,额定电流为 0.3 A,电流表选择 A ,电压表选择 C.由于使小电珠两 端电压由 0 至 4.8 V 连续变化,应采用分压电路 滑动变阻器阻值不宜太大，应

25、选 E ;4P/W(2小电珠正常发光时的电阻 R =U I =4.80.3Q=16Q; R R V，因此选用安培表外接电路，电路如右图所示；(3 由图象可得小电珠在 1.5 V 电压时功率为 1.0 W,故此时小电珠的电阻为 R =U 2P2.25Q. 3. (201 盐城模拟在 描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g 和 h 按下图所示 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_ 线断路.(2 某同学测出电源和小电珠的 U -I

26、图线如右图所示 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 =_Q.(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下图所示 中的(a、(b、(c,下列说法 正确的是(B . b 能作为标准电阻使用C . b 的阻值随电压升高而减小D . c 的阻值随电压升高而增大【答案】(1g (20.8 (3A【详解】(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 U -I 线知 E =3.0 V, r =1当小电珠与电阻串联后由闭合电路欧姆定律得

27、E =1 (R +r +R 灯又由小电珠的 U -I 线得 R 灯=U I=1.2 瞬得 R =0.8Q(3 因 a 元件的 I -U 线是直线,说明电阻随电压的变化不变，故可作为标准电阻，故 A对,B 错.因 I -U 线的斜率倒数表示电阻值的变化，故 C、D 均错，选 A.4.一只小灯泡,标有“3 V,1.5 W 字样.现要描绘小灯泡 03 V 的伏安特性曲线. 实验器材有：A .最大阻值为 10O的滑动变阻器B .电动势为 6 V、内阻约为 1.0 喲电源C .量程为 0.6 A、内阻约为 1.0 啲电流表 A 1D .量程为 3 A、内阻约为 0.1 喲电流表 A 2E .量程为 3

28、V、内阻约为 6 kO的电压表 V 1F 量程为 15 V、内阻约为 10 kQ的电压表 V 2G .开关、导线若干（1 电压表应选用_ ;电流表应选用_.（将选项代号的字母填在横线上（2 在该实验中，设计了如下图所示的四个电路.为了减小误差,应选取的电路是_ （将选项代号的字母填在横线上.（3 以下是该实验的操作步骤：A .将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路B .调节滑动变阻器触头的位置，保证闭合开关前使变阻器与小灯泡并联部分的 阻值最大C .闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数（U , I ,移动变阻器的滑动触头，每 移动一次记下一组（U , I 值,共测出 12

29、 组数据D 按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安 特性曲线指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：_【答案】（1E C （2C（3 步骤 B 不妥，应为：闭合开关前应使变阻器与小灯泡并联部分的电阻为 零.步骤D 有错，应为：按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲 线连接起来.5热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏安法研究热敏电 阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求伏安特性曲线尽可能完整已知常温下待 测热敏电阻的阻值为 45 愆热敏电阻和温度计插入带塞的保 温杯中，杯内有一 定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：A.电流表 A1，量程 0.6 A,内阻约 1QB.电流表 A2，量程 3 A，内阻约 2QC 电压表 V1,量程 15 V，内阻约 15 kQD.电压表V2、量程 3 V，内阻约 5 kQE 滑动变阻器 R1（0100QF 滑动变阻 器 R2（020QG电源 E（3 V,内阻可忽略 H .盛有热水的水杯（图中未画出