（安徽适用）2013高考物理一轮复习要点提示 第7讲 (2)实验 描绘小电珠的伏安特性曲线课件

1、一、实验目的一、实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线2分析小电珠伏安特性曲线的变化规律分析小电珠伏安特性曲线的变化规律二、实验原理二、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，测出多组压，测出多组(U，I)值后，在值后，在UI坐标系中描出各对应点，用一条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，就得到小电珠的伏安特性曲线平滑的曲线将这些点连起来，就得到小电珠的伏安特性曲线三、滑动变阻器的限流接法和分压接法三、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较两种接法比较2.限流电路、分

2、压电路的选择原则限流电路、分压电路的选择原则限流式适合测量阻值小的电阻限流式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或比滑动变阻器的总电阻还小)，因为，因为Rx很小，限流式中滑动变阻器分很小，限流式中滑动变阻器分得电压很大，调节范围大分压式适合测量阻值较大的电阻得电压很大，调节范围大分压式适合测量阻值较大的电阻(一般比滑一般比滑动变阻器的总电阻要大动变阻器的总电阻要大) Rx很大，很大， 分压式中分压式中Rx几乎不影响电压的分几乎不影响电压的分配，触头移动时，电压变化接近线性关系，便于调节配，触头移动时，电压变化接近线性关

3、系，便于调节(1)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值若采用限流式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，待测电阻上的电流调到最大时，待测电阻上的电流(或电压或电压)仍超过电流表仍超过电流表(或电压表或电压表)的量的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式电路程，或超过待测电阻的额定电流，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，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压

4、变化范围不够大，此时，应改用分压电路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连续可调，则必须采用分压式电路若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式电路(4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限在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、耗能低流式接法电路简单、耗能低四、实验器材四、实验器材小电珠小电珠(“3.8 V,0.3 A”或或“4 V,0.6 A”)、4 V6 V学生电源、滑动变阻学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔五、实

5、验步骤五、实验步骤1确定电流表、电压表的量程，采用电流表外确定电流表、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，按右图所示的接法，滑动变阻器采用分压式接法，按右图所示的 原理图连接好实验电路原理图连接好实验电路2把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端，把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端， 接线经检查无误后，闭合开关接线经检查无误后，闭合开关S.3移动滑动变阻器触头位置，测出移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值组左右不同的电压值U和电流值和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关，并将测量数据填入表格中，断开开关S.4.在坐标纸上以在坐标纸上以U为横轴，以为横轴

6、，以I为纵轴，建立坐标系在坐标纸上描为纵轴，建立坐标系在坐标纸上描出各组数据所对应的点将描出的点用平滑的曲线连起来，就得到小出各组数据所对应的点将描出的点用平滑的曲线连起来，就得到小电珠的伏安特性曲线电珠的伏安特性曲线5拆除电路、整理仪器拆除电路、整理仪器六、注意事项六、注意事项1本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法用电流表外接法2本实验要作出本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电流、电图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法压值，故控制电路必须采用分压接法3为保护元件

7、不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端端4加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压5连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，不要画成折线两侧，不要画成折线七、误差分析七、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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值真实值2测量时读数带

8、来误差测量时读数带来误差3在坐标纸上描点、作图带来误差在坐标纸上描点、作图带来误差八、实验改进八、实验改进由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用“DIS”数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如下图所示，电流数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如下图所示，电流和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据进行自动取舍，再进行绘图，便

9、得到小电珠的伏安特性曲线进行自动取舍，再进行绘图，便得到小电珠的伏安特性曲线实验器的选取和实物图的连接实验器的选取和实物图的连接例例1(2012年蚌埠模拟年蚌埠模拟)在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验的实验中，可供选择的实验仪器如下：中，可供选择的实验仪器如下：(1)在上述器材中，滑动变阻器应选在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选；电流表应选_(2)在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路答案答案(1)R1A2(2)见解析图见解析图 实验数据的处理实验数据的处理例例2表格中所列数据是测量小电珠

10、表格中所列数据是测量小电珠UI关系的实验数据：关系的实验数据：(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的_(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)；(2)在丙图所示的方格纸内画出小电珠的在丙图所示的方格纸内画出小电珠的UI曲线分析曲线可知小曲线分析曲线可知小电珠的电阻值随电珠的电阻值随I变大而变大而_(选填选填“变大变大”、“变小变小”或或“不不变变”)；(3)如图丁所示，用一个定值电阻如图丁所示，用一个定值电阻R和两个上述小电和两个上述小电珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上

11、已知流过电阻的电源上已知流过电阻R的电流是流过电珠的电流是流过电珠L2电电流的两倍，则流过电珠流的两倍，则流过电珠L1的电流约为的电流约为_ A.解析解析(1)从表中数据可看出，电珠两端电压可以从零开始调从表中数据可看出，电珠两端电压可以从零开始调节，这说明滑动变阻器应选用分压接法，故应选用甲图节，这说明滑动变阻器应选用分压接法，故应选用甲图(2)在方格纸上根据在方格纸上根据UI数据描点、连线，其数据描点、连线，其UI图象如图随图象如图随U和和I的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其电阻变大电阻变大(3)因流过电阻因流过电阻R的

12、电流是流过电珠的电流是流过电珠L2电流的两倍，则流过灯电流的两倍，则流过灯L1的电流的电流是流过灯是流过灯L2电流的电流的3倍，而灯倍，而灯L1、L2两端的电压之和为两端的电压之和为3 V，在，在(2)描出描出的的UI图象中，找出一个电流图象中，找出一个电流I对应的电压对应的电压U1，再找出，再找出3I对应的电压对应的电压U2，直到直到U1U23 V为止为止最后得出结果，流过电珠，最后得出结果，流过电珠，L1的电流为的电流为0.21 A答案答案(1)甲甲(2)UI图线见解析变大图线见解析变大 (3)0.21例例3为了测定和描绘一只标有为了测定和描绘一只标有“220 V,40 W” 的白炽灯丝的

13、伏安特性曲线，可以利用调压变压的白炽灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压 器供电调压变压器是一种自耦变压器，它只有器供电调压变压器是一种自耦变压器，它只有 一组线圈一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接 在在220 V交流电源的火线和零线间，输出端有一交流电源的火线和零线间，输出端有一 个滑动触头个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电，移动它的位置，就可以使输出电 压在压在0250 V之间连续变化，图甲中画出的是调压变压器的电路图符之间连续变化，图甲中画出的是调压变压器的电路图符号实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导号实验室内备有交流

14、电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材线等实验必备器材(1)在图甲中完成实验电路图，要求在额定电压下测得的数据误差尽在图甲中完成实验电路图，要求在额定电压下测得的数据误差尽量小量小(2)说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？行比较，哪段的系统误差较大？为什么？(3)如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，试如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，试根据图线确定：把两只完全相同的根据图线确定：把两只完全相同的“220 V, 40 W”的白炽灯

15、串联接在的白炽灯串联接在220 V交流电源的交流电源的 火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率 是多大？是多大？解析解析(1)该设计是该设计是“描绘小灯泡的伏安特性描绘小灯泡的伏安特性 曲线曲线”实验知识的迁实验知识的迁 移和拓展，还涉及了变压移和拓展，还涉及了变压 器、家电常识、内外接法、串联电路、图象器、家电常识、内外接法、串联电路、图象 等等 各种知识，综合性很强，应把电珠接在滑动端，各种知识，综合性很强，应把电珠接在滑动端， 电源接在固定端，电源接在固定端， 电路连接如图所示电路连接如图所示(2)“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”实验给我们提供了一种了解家用实验给我们提供了一种了解家用电器和各种电学元件电学性质的重要方法电器和各种电学元件电学性质的重要方法描点法，特别是对一些非描点法，特别是对一些非线性元件只有知道了其特性，才可以对其合理利用如电子技术中线性元件只有知道了其特性，才可以对其合理利用如电子技术中 常用的二极管的伏安特性曲线当电压高时，白炽灯消耗的实际功率常用的二极管的伏安特性曲线当电压高时，白炽灯消耗的实际功率 较大，灯丝温度较高，电阻较大，电压表的分流较大，系统误差较大较大，灯丝温度较高，电阻较大，电压表的分流较大，系统误差较大(3)两只白炽灯串联后分压各为两只白炽灯