实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线

1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线实验八描绘小电珠的伏安特性曲线考点一实验目的考点一实验目的描绘小电珠的伏安特性曲线并分析其规律描绘小电珠的伏安特性曲线并分析其规律考点二实验原理考点二实验原理利用电流表测出通过小电珠的电流，利用电压表测出利用电流表测出通过小电珠的电流，利用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在值，在UI坐标系中描坐标系中描出各组对应点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，就出各组对应点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线了得到小电珠的伏安特性曲线了考点三实验器材考点三实验器材小电珠小电珠(3.8 V,0.3 A)或或

2、(9 V,0.7 A)一个，电压表一个，电压表(03 V15 V)与电流表与电流表(00.6 A3 A)各一个，滑动变阻器各一个，滑动变阻器(最最大阻值大阻值20 )一个，学生低压直流电源一个，学生低压直流电源(或电池组或电池组)，开关一，开关一个，导线若干，坐标纸、铅笔个，导线若干，坐标纸、铅笔考点四实验步骤考点四实验步骤1根据小电珠上标示的额定电压和额定电流，选定根据小电珠上标示的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程；电源的输出电压和电表的量程；2将小电珠、电流表、电压表、将小电珠、电流表、电压表、 滑动变阻器、电源、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图开关用导线连接成如图

3、1所示的电路；所示的电路；3将滑片移动到右端，闭合开关，调节变阻器，读将滑片移动到右端，闭合开关，调节变阻器，读出并记录多组出并记录多组U、I数值，将测量数据填入表格中；数值，将测量数据填入表格中；4断开开关，拆除电路断开开关，拆除电路图图2 2考点五数据处理考点五数据处理实验中的实验中的U、I数据记入下表中数据记入下表中 (1)在坐标纸上以在坐标纸上以U为横轴、为横轴、I为纵轴建立坐标系，选为纵轴建立坐标系，选取合适的标度；取合适的标度；(2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，得出小电珠的伏安特性曲平滑的曲线把

4、这些点连接起来，得出小电珠的伏安特性曲线线 U/V00.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.5 3.8I/A0考点六误差分析考点六误差分析1电表的精度和读数带来的误差；电表的精度和读数带来的误差；2描点、作图所带来的误差；描点、作图所带来的误差；3对图象进行分析计算所带来的误差对图象进行分析计算所带来的误差考点七注意事项考点七注意事项1实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要调节定位螺丝使指针指零经过计算可知，小电珠电阻较调节定位螺丝使指针指零经过计算可知，小电珠电阻较小，为了减小误差，电流表采用外接法，为

5、了使小电珠两小，为了减小误差，电流表采用外接法，为了使小电珠两端的电压能从端的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法；法； 2.实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变换当换当U3 V时采用时采用03 V量程；量程；U3 V时采用时采用015 V量量程；程；3闭合电键闭合电键S前，滑动变阻器滑片应移到一端，使开前，滑动变阻器滑片应移到一端，使开关闭合时小电珠两端的电压能从关闭合时小电珠两端的电压能从0开始逐渐增大，在滑片移开始逐渐增大，在滑片移动的过程中，加在小电珠两端的电压不要超过小电珠的额动的过程

6、中，加在小电珠两端的电压不要超过小电珠的额定电压定电压4画画UI图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，如果有个别偏离较远的点应该舍弃如果有个别偏离较远的点应该舍弃题型一仪器及电路的选择题型一仪器及电路的选择例例1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”实验中，使实验中，使用的小电珠为用的小电珠为“6 V,3 W”，其他可供选择的器材有：，其他可供选择的器材有：电压表电压表 V1(量程量程6 V，内阻，内阻20 k)电压表电压表V2(量程量程20 V，内阻，内阻60 k)电流表电流表A1(量程量程3 A，内阻，内阻0.2 )电流表电流表A

7、2(量程量程0.6 A，内阻，内阻1 )变阻器变阻器R1(01000 ，0.5 A)变阻器变阻器R2(020 ，2 A)学生电源学生电源E(6 V8 V)开关开关S及导线若干及导线若干实验中要求电压表在实验中要求电压表在06 V范围内读取并记录下范围内读取并记录下12组组左右不同的电压值左右不同的电压值U和对应的电流值和对应的电流值I，以便作出伏安特性，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用曲线，在上述器材中，电流表应选用_，变阻器应，变阻器应选用选用_在图所示的方框中画出实验的原理图在图所示的方框中画出实验的原理图解析解析小灯泡额定电压为小灯泡额定电压为6 V，额定电流为，额定电流

8、为0.5 A，即，即允许通过小灯泡的电流最大不超过允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5 A，最大电压不超过，最大电压不超过6 V，在选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安，在选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则即量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程全原则即量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量程越小测量越精确，故电流表应选要尽量小，量程越小测量越精确，故电流表应选A2，电压，电压表应选表应选V1；滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方；滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则便的原则“安全安全”即流过变阻器最大电流即流过变阻器最大电流(I

9、E/R)应小于应小于允许通过的最大电流允许通过的最大电流 “方便方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻，本即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻，本实验中的小灯泡在正常工作时电阻为实验中的小灯泡在正常工作时电阻为R灯灯 12 ，故，故应选用应选用R2.连接电路时，变阻器采取分压式；电流表接成外连接电路时，变阻器采取分压式；电流表接成外接法原理如图接法原理如图2所示所示 图图2答案答案A2R2如图如图2所示所示题后反思：题后反思：仪器选择的一般顺序是先易后难首先确仪器选择的一般顺序是先易后难首先确定出必须使用而又不必选择的仪器，然后以其为突破口，定出必须使用而又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根

10、据电路要求和电路计算，选择出电源、滑动变阻器、电根据电路要求和电路计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程待测电阻的额定电流、额流表、电压表以及合理的量程待测电阻的额定电流、额定电压定电压(估算值估算值)是选择合适量程的电流表和电压表的重要依是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据据(2009福建高考福建高考)某研究性学习小组为了制作一种传感某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件图器，需要选用一电器元件图3为该电器元件的伏安特性曲为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验

11、室备有下列器材：线，实验室备有下列器材： 图图3器材器材(代号代号)规格规格电流表电流表(A1)量程量程050 mA，内阻约为，内阻约为50 电流表电流表(A2)量程量程0200 mA，内阻约为，内阻约为10 电压表电压表(V1)量程量程03 V，内阻约为，内阻约为10 k电压表电压表(V2)量程量程015 V，内阻约为，内阻约为25 k滑动变阻器滑动变阻器(R1)阻值范围阻值范围015 ，允许最大电流，允许最大电流1 A滑动变阻器滑动变阻器(R2)阻值范围阻值范围01 k，允许最大电流，允许最大电流100 mA直流电源直流电源(E)输出电压输出电压6 V，内阻不计，内阻不计开关开关(S)导线

12、若干导线若干(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_；电压表应选用电压表应选用_；滑动变阻器应选用；滑动变阻器应选用_(以以上均填器材代号上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在图为达到上述目的，请在图4的虚线框内画出正确的的虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号实验电路原理图，并标明所用器材的代号(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？异同点？ 图图4相同点：相同点：_；

13、不同点：不同点：_.解析：解析：图中的图中的(1)从所给的伏安特性曲线看出，最大电从所给的伏安特性曲线看出，最大电流为流为0.14 A，大于电流表，大于电流表A1的量程，小于电流表的量程，小于电流表A2的量程，的量程，所以电流表选择所以电流表选择A2.图中的最大电压不超过图中的最大电压不超过V1的量程，且的量程，且V1的测量更精确，的测量更精确，R1的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且的元件的电阻值相当，且I1 A0.4 A1 A，而，而R2的的阻值太大，所以选择阻值太大，所以选择R1.(2)待测元件的电阻满足待测元件的电阻满足RARxRV

14、，所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所以选择滑动变阻器分压式连接始变化，所以选择滑动变阻器分压式连接 (3)伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝电流的增大而减小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是随电压和电流

15、的增大而增大的，点，但小电珠的电阻率是随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点这是两者的不同点答案：答案：(1)A2V1R1(2)电路如图电路如图5所示所示图图5 (3)伏安特性曲线都是非线性的小电珠的伏安特性曲线表明伏安特性曲线都是非线性的小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大，而该元件的伏安特性曲线表随电流和电压的增大电阻增大，而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小明随电流和电压的增大电阻减小 题型二实物图连线题型二实物图连线例例2如图如图6所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：的实验所需的器

16、材实物图，器材规格如下：图图6A待测电阻待测电阻Rx(约约100 )；B直流毫安表直流毫安表(量程量程010 mA，内阻，内阻50 )；C直流电压表直流电压表(量程量程03 V，内阻，内阻5 k)D直流电源直流电源(输出电压输出电压4 V，内阻不计，内阻不计)E滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围015 ，允许最大电流，允许最大电流1 A)F开关开关1个，导线若干条个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线线 实物连续如图实物连续如图7所示所示 图图7 答案答案如图如图7所示所示题后反思：题后反思：分压电路的实物连接是学习的难点，

17、连线分压电路的实物连接是学习的难点，连线时可先连电源时可先连电源开关开关滑动变阻器两端滑动变阻器两端(阻值最大阻值最大)，再连接，再连接待测电阻支路，最后将伏特表并联到待测电阻支路，最后将伏特表并联到Rx两端连图时要尽两端连图时要尽量按照电流的流向，先量按照电流的流向，先“串串”后后“并并”，先，先“干路干路”后后“支路支路”，同时也要注意电压表和电流表接线柱的，同时也要注意电压表和电流表接线柱的“”、“” (2008天津高考天津高考)用下列器材组装成描绘电阻用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特伏安特性曲线的电路，请将实物图性曲线的电路，请将实物图8连线成为实验电路连线成为实验电路图图8解析：解

18、析：从题目中给的电压表的内阻和电流表的内阻以从题目中给的电压表的内阻和电流表的内阻以及待测电阻及待测电阻R0的阻值可以判断测量电路要用电流表内接法，的阻值可以判断测量电路要用电流表内接法，滑动变阻器的电阻比较小，所以电源电路采用分压法滑动变阻器的电阻比较小，所以电源电路采用分压法答案：答案：实物连接如图实物连接如图9图图91有一规格为有一规格为“220 V,100 W”的灯泡，现用一准确的灯泡，现用一准确的欧姆表测其电阻，测量的结果是的欧姆表测其电阻，测量的结果是 ()A大于大于484 B等于等于484 C小于小于484 D无法确定无法确定解析：解析：R 484 是灯发热状态下的电是灯发热状态

19、下的电阻用欧姆表测量时，灯丝温度为室温，所以其阻值比阻用欧姆表测量时，灯丝温度为室温，所以其阻值比484 小小答案：答案：C2要测定小灯泡要测定小灯泡L“2.5 V,0.3 A”的伏安特性曲线，的伏安特性曲线，测量电路应选用下图中的哪种电路测量电路应选用下图中的哪种电路 ()解析：解析：一般小灯泡的电阻比较小，与电流表内阻差不一般小灯泡的电阻比较小，与电流表内阻差不太远，而与电压表内阻相差太远所以为使测量准确，应选太远，而与电压表内阻相差太远所以为使测量准确，应选安培表外接法，故选安培表外接法，故选A.答案：答案：A3用下列器材，测定小灯泡的额定功率用下列器材，测定小灯泡的额定功率(A)待测小

20、灯泡，额定电压待测小灯泡，额定电压6 V，额定功率约为，额定功率约为3 W(B)电流表：量程电流表：量程0.6 A、内阻约为、内阻约为0.5 (C)电压表：量程电压表：量程3 V、内阻约为、内阻约为5 k(D)滑动变阻器滑动变阻器R：最大阻值：最大阻值20 、额定电流、额定电流1 A(E)电源：电动势电源：电动势10 V、内阻很小、内阻很小(F)定值电阻：定值电阻：R010 k(G)开关一个，导线若干开关一个，导线若干(1)画出实验电路图；画出实验电路图；(2)实验中，电压表的示数应调为多少伏？若此时电流实验中，电压表的示数应调为多少伏？若此时电流表示数为表示数为1 A，则小灯泡的额定功率为多

21、大？，则小灯泡的额定功率为多大？答案：答案：(1)电压表的量程小于小灯泡的额定电压，可串电压表的量程小于小灯泡的额定电压，可串联定值电阻联定值电阻R0改装成量程为改装成量程为9 V的电压表小灯泡的额定电的电压表小灯泡的额定电流约为流约为I灯灯0.5 A，电阻大约为，电阻大约为R灯灯12 15 k，所以应，所以应将电流表外接实验电路如图将电流表外接实验电路如图10所示所示 图图10(2)小灯泡两端的电压调为小灯泡两端的电压调为6 V时，电压表两端的电压时，电压表两端的电压为：为：U U灯灯 6 V2 V，即电压，即电压表示数应调为表示数应调为2 V，小灯泡额定功率为，小灯泡额定功率为6 W4某同

22、学用如图某同学用如图11所示的电路欲测绘标有所示的电路欲测绘标有“3.8 V0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻的小灯泡的灯丝电阻R随电压随电压U变化的图象变化的图象 图图11(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：电流表：A1(量程量程100 mA，内阻约，内阻约2 )A2(量程量程0.6 A，内阻约，内阻约0.3 )；电压表：电压表：V1(量程量程5 V，内阻约，内阻约5 k)；V2(量程量程15 V，内阻约，内阻约15 k)；滑动变阻器：滑动变阻器：R1(阻值范围阻值范围010 )；R2(阻值范围阻值范围02 k)；电源：电源：E1(电

23、动势为电动势为1.5 V，内阻约为，内阻约为0.2 )；E2(电动势为电动势为4 V，内阻约为，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为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表电压表_，滑动变阻器，滑动变阻器_，电源，电源_(填填器材的符号器材的符号) (2)根据实验数据，计算并描绘出根据实验数据，计算并描绘出RU的图象，如图的图象，如图12所示由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为所示由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_ ；当所加电压为；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为时，灯丝电阻为_ ，灯泡实，灯泡实际消耗的电功率为际消耗的电功率为_W图图1

24、2(3)根据根据RU图象，可确定小灯泡耗电功率图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电与外加电压压U的关系符合该关系的示意图是下图中的的关系符合该关系的示意图是下图中的_答案：答案：(1)对器材的选用应以安全、实用为原则小灯对器材的选用应以安全、实用为原则小灯泡的额定电压和额定电流分别为泡的额定电压和额定电流分别为3.8 V和和0.3 A，故电压表应，故电压表应选选V1，电流表应选，电流表应选A2；由于是分压接法，故滑动变阻器应；由于是分压接法，故滑动变阻器应选选R1，电源应选，电源应选E2.(2)由由RU图象可看出：图象可看出：U0时，小灯泡不工作，对应时，小灯泡不工作，对应电阻为电阻为1.5

25、，当，当U3.0 V时，对应的电阻为时，对应的电阻为11.5 .此时，此时，灯泡实际消耗的功率灯泡实际消耗的功率P 0.78 W.(3)由由RU图线可看出，随图线可看出，随U的增大，电阻的变化越来的增大，电阻的变化越来越小，而越小，而P ，随，随U的变化，功率的变化，功率P的变化将更加明显，的变化将更加明显，故选故选A. 5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”实验中，用导实验中，用导线线a、b、c、d、e、f、g和和h按图按图13所示方式连接电路，电所示方式连接电路，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：开

26、关后： 图图13(1)若电压表的示数为若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小电，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为珠不亮，则断路的导线为_；(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小电，小电珠亮，则断路的导线为珠亮，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，则断路的导线为电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为_解析：解析：将实物图转化成原理图，如图将实物图转化成原理图，如图14所示所示图图14(1)电压表有示数说明电压表与供

27、电电路相连，而小灯电压表有示数说明电压表与供电电路相连，而小灯泡不亮，故泡不亮，故d导线断导线断(2)电压表示数为零，电流表为电压表示数为零，电流表为0.3 A，则电压表与电源，则电压表与电源断开，故断开，故h导线断导线断(3)无论如何调节，电压表、电流表示数不能调为零，无论如何调节，电压表、电流表示数不能调为零，说明变阻器不为分压式接法，但灯泡仍亮且变化，故说明变阻器不为分压式接法，但灯泡仍亮且变化，故g导线导线断断答案：答案：(1)d(2)h(3)g 6如图如图15甲所示，为某同学测绘额定电压为甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5 V的的小灯泡的小灯泡的IU特性曲线的实验电路图特性曲线的实

28、验电路图图图15(1)根据电路图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实根据电路图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接完整验电路连接完整(2)开关开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于于_端端(选填选填“A”、“B”或或“AB中间中间”)(3)实验中测得有关数据如下表：实验中测得有关数据如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27根据表中的实验数据，在图根据表中的实验数据，在图16中画出小灯泡的中画出小灯泡的IU特特性曲线性曲线 图图16 (4)(4)若已知小

29、灯泡灯丝在若已知小灯泡灯丝在2727时电阻值约为时电阻值约为1.5 1.5 ，并且，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该灯泡以额定其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为功率工作时灯丝的温度约为_._.解析：解析：(1)实验电路连接如图实验电路连接如图17所示所示 图图17 (2)(2)开关开关S S闭合后，调节滑动变阻器应使小灯泡两端的电压闭合后，调节滑动变阻器应使小灯泡两端的电压从从0 0逐渐增大，防止小灯泡被烧毁所以开关逐渐增大，防止小灯泡被烧毁所以开关S S闭合之前，滑片闭合之前，滑片应该置于应该置于A A端端(3)画出的小灯泡的画出的小灯泡的IU特性曲线，如图特性曲线，如图18所示所示 图图18(4)从图从图18中可以得出，小灯泡的电压为中可以得出，小灯泡的电压为2.5 V时，通过时，通过小灯泡的电流为小灯泡的电流为0.26 A，小灯泡以额定功率工作时灯丝的电，小灯泡以额定功率工作时灯丝的电阻为：阻为：R 9.6 ，由题意知，灯丝的电阻值与灯丝的热，由题意知，灯丝的电阻值与灯丝的热力学温度成正比，则有：力学温度成正比，则有：R TR1 T1，解得解得T K1920 K灯丝的温度为：灯丝的温度为：tT27