描绘小电珠的伏安特性曲线
实验 描绘小电珠的伏安特性曲线
实验：描绘小电珠的伏安特性曲线1.实验目的(1)描绘小电珠的伏安特性曲线； (2)分析曲线的变化规律并得出结论. 2.实验原理在小电珠由暗变亮的过程中，温度发生了很大的变化，而导体的电阻会随温度的变化而增大，故在两端电压由小变大的过程中，描绘出的U-I 图象不再是一条直线.读出若干组小电珠两端的电压U 和电流I ，然后在坐标纸上以U 为纵轴，以I 为横轴画出U-I 曲线. 3.实验器材小电珠、4-6V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干. 4.实验步骤(1)适当选择电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路.(2)滑动变阻器采用分压接法.把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A 端，电路经检查无误后，闭合开关S.(3)改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数I 和U ，记入记录表格内，断开开关S.(4)在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I ，横轴表示电压U ，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.(5)拆去实验线路，整理好实验器材. 5.注意事项(1)因本实验要作出I -U 图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法； (2)本实验中，因被测小电珠电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法； (3)开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小电珠的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电珠的额定电压； (4)开关闭合前变阻器滑片移到图中的A 端； (5)在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸.连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线. 主题(1)实验电路和实验仪器的选择例题1：现要测定一个额定电压4V 、额定功率1.6W 的小灯泡的伏安特性曲线.要求所测电压范围为0.1V ～4V .现有器材：直流电源E (电动势4.5V ，内阻不计) 电压表(量程4.5V ，内阻约为4×104Ω) 电流表A1(量程250mA ，内阻约为2Ω) 电流表A2(量程500mA ，内阻约为1Ω) 滑动变阻器R (最大阻值约为30Ω) 电键S ，导线若干.如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，图1甲、乙中两个电路应该选用的是 .变式1：某同学用图2所示电路，测绘标有“3.8V ,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R 随电压U 变化的图象.除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择.电流表：A1(量程100mA ，内阻约2Ω) A2(量程0.6A ，内阻约0.3Ω)； 电压表：V1(量程5V ，内阻约5k Ω) V2(量程15V ，内阻约15k Ω) 滑动变阻器：R 1(阻值范围0～10Ω) R 2(阻值范围0～2k Ω)电源：E 1(电动势为1.5V ，内阻约为0.2Ω)；E 2(电动势为4V ，内阻约为0.04Ω)； 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表 ，电压表 ，滑动变阻器 ，电源 .(填器材的符号) 主题(2)实物连接和数据处理例题2：小电珠灯丝的电阻会随温度的升高而增大，某同学为研究这一现象，利用下列实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0～10Ω)、电源、小电珠、开关、导线若干来设计实验，并通过实验得到如下数据(I 和U 分别表示小电珠上的电流和电压).(1)请在下面的画出实验电路图(2)在图3中画出小电珠的I —U 图线变式2：用如图8-4-4所示的器材做“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验.小灯泡标有“6V ，3W”的字样.蓄电池电动势为8V ，滑动变阻器有两种规格：R 1标有“5Ω，2A”，R 2标有“100Ω，20mA”.各电表的量程如图所示.测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据. (1)滑动变阻器应选用 .(2)用笔画线代替导线，把图4中的实物连成实验电路.(3)测量时电压表示数如图5(a)所示，则U = .(4)某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图5(b)所示的I -U 图象.分析图象不是直线的原因： 。
描绘小电珠的伏安特性曲线
否则，要选用15V、3A，将会带来较大的读数误差。 7 A”小灯泡较好，在0～3V内已能反映出非线形特性（如图）。 描绘小电珠的伏安特性曲线
（4）应使滑动变阻器的阻值由小向大(A---B)逐渐改变,在电压表0～3V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和电流值I。 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律. 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律. （2）滑线变阻器应采用分压式接法。 ( 3 ) 采用“4V、0. 7 A”小灯泡较好，在0～3V内已能反映出非线形特性（如图）。 否则，要选用15V、3A，将会带来较大的读数误差。 否则，要选用15V、3A，将会带来较大的读数误差。 7 A”小灯泡较好，在0～3V内已能反映出非线形特性（如图）。 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律. 因此，电压表用3V量程，电流表用0. 因此，电压表用3V量程，电流表用0. 7 A”小灯泡较好，在0～3V内已能反映出非线形特性（如图）。 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律. ( 3 ) 采用“4V、0. ( 3 ) 采用“4V、0. 因此，电压表用3V量程，电流表用0. ( 3 ) 采用“4V、0. 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律. 测量范围不要超过3V和0. 7 A”小灯泡较好，在0～3V内已能反映出非线形特性（如图）。 （2）滑线变阻器应采用分压式接法。 描绘小电珠的伏安特性曲线
（2）滑线变阻器应采用分压式接法。 测量范围不要超过3V和0. 因此，电压表用3V量程，电流表用0. 测量范围不要超过3V和0.
第6课时：描绘小电珠的伏安特性曲线
第六课时：描绘小电珠的伏安特性曲线【实验目的】通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律． 【实验原理】在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，也就是U-I 曲线是条过原点的直线。
但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I 曲线就可能不是直线。
如图3-1所示，根据分压电路的分压作用，当滑片C 由A 端向B 端逐渐移动时，流过小电珠（“3.8V 、0.3A ”或“4V 、0.7A ”）的电流和小电珠两端的电压，由零开始逐渐变化，分别由电流表、电压表示出其值大小，将各组I 、U 值描绘到U--I 坐标上，用平滑的曲线连接各点，即得到小灯泡的伏安特性曲线。
金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而测得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化。
本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内阻值的变化，从而了解它的导电特性。
【注意事项】1．本实验中，因被测小灯泡灯丝电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．2．因本实验要作I －U 图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法．3．电键闭合前变阻器滑片位置4．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V ）时，读取一次电流值，并将数据（要求两位有效数字）记录在表中．调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压． U-I 图线在U ＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U ＝1.0 V 左右测绘点要密，否则将出现很大误差.5．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑曲线将各数据点连接起来．【典型例题】1.电压表、电流表的使用例1：如图所示，电流表的示数是A ，电压表的示数是 V2.伏安法测电阻的两种电路1.2.1两种电路的误差分析○1无论实验目的是什么（做伏安特性曲线、测电阻、测电功率），只要同时测电路元件的电流I 和电压U ，I 和U 两个物理量中就只有一个是真实值。
原创3：实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
(1)实验时,选用图甲而不选图乙所示的电路图来完成实验,其理由
是: 。
(2)实验中所用电压表应选用
,电流表应选用
,滑
动变阻器应选用
。(用序号字母表示)
【答案】 (1)描绘小电珠的I-U图线所测数据需从零开始,并需 要多取几组数据 (2)A D E 【解析】 (1)因实验目的是描绘小电珠的伏安特性曲线,需要多 次改变小电珠两端的电压,故采用甲图所示的分压式电路合适,这 样电压可以从零开始调节,且能方便地测多组数据。 (2)因为小电珠额定电压为4 V,0~15 V的量程太大,读数误差大,所 以电压表选0~5 V的A;小电珠的额定电流I=0.5 A,则电流表选D; 滑动变阻器F的最大阻值远大于小电珠电阻8 Ω,调节不方便,故应 选滑动变阻器E。
3.如图为某同学“测绘小电珠伏安特性曲线”的实验电路,小电 珠规格为“3.8 V 0.3 A”,各元件均能正常工作。
(1)该同学按图示连接,两电表都有示数,但电压表示数无法调节到
零。由实物连接图可知,连接电路时有问题的器材是
(请
选择器材.滑动变阻器 D.开关
(2)请在方框中画出能解决(1)中所存在问题的实验电路图;
(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图像如图 所示。
典例剖析
典例1 在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,实验室提供 了如下器材: A.小电珠(3 V,1.5 W) B.电压表(量程3 V,内阻20 kΩ) C.电压表(量程15 V,内阻50 kΩ) D.电流表(量程3 A,内阻0.2 Ω) E.电流表(量程0.6 A,内阻1 Ω) F.滑动变阻器(0~100 Ω,0.5 A) G.滑动变阻器(0~10 Ω,2 A) H.学生电源(电动势4 V,内阻不计) I.开关及导线若干
高中物理【实验：描绘小电珠的伏安特性曲线】课件
实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
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用电流 表外接法． 2．本实验要作出U－I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．
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实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
3．为保护元件不被烧毁，开关闭合 前变阻器滑片应位于图7－4－1中的a 端． 4．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两侧， 绝对不要画成折线．
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实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
图7－4－2 A．_________________________ B. _________________________
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实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】 (1)因为灯泡两端的电压 要从0开始调节，故只能采用分压电 路． (2)在电路接好并检查是否正确连线 之前，电键应处于断开状态，以免因 接线错误而导致仪表损坏；接为分压 电路时，滑动变阻器的有效电阻应从 最小值开始调节，故滑片应先处于b 端．
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【答案】 (1)分压 (2)A.电键S不应闭合，应处于断开状 态 B．滑动变阻器滑动触头位置不当， 应将其置于b端
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实验结果分析
例2 (2010·高考浙江卷)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：
【解析】 (1)用表中数据描绘电压 随电流的变化曲线，如图7－4－4所 示．
图7－4－4
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原创2：实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】(1)根据 P＝UI，得电风扇的额定电流 I＝UP＝24..40 A ＝0.6 A，故应选电流表 A1，电流表 A2 的量程太大，测量读 数不准确，实验要描绘伏安特性曲线，风扇两端的电压需从 0 开始，故滑动变阻器应采用分压式接法，滑动变阻器应选 R1； 由于小电风扇的电阻较小，伏安法测电阻应采用电流表外接 法．电压表的示数小于 0.5 V 时电风扇没启动，电路可看成纯 电阻电路，由欧姆定律可知电风扇的内电阻为图线直线部分 的斜率，进而可求出正常工作时的发热功率为 0.9 W，机械功 率为 1.5 W.
(2)根据题表中数据描点画线得小电珠的伏安特性曲线如图所示．
(3)作出外电路的伏安特性曲线如图所示，两条曲线的交点即为 小灯泡的工作点，小灯泡两端电压约为0.8 V，电流约为0.24 A， 电功率约为P＝UI＝0.8 V×0.24 A＝0.19 W．(0.18 W～0.20 W 都算对)
【答案】 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)0.19(0.18～0.20 都算对)
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(0～3 V～15 V) 与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)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、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．
(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流 表应选用________，滑动变阻器应选用________(填所选仪器前 的字母序号)．
(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线框内(小电 风扇的电路符号如图甲所示)．
备战高考物理考点一遍过考点42实验：描绘小电珠伏安特性曲线(含解析)
实验：描绘小电珠的伏安特性曲线1．实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线假设干、坐标纸、铅笔。
2．实验数据处理：1〕在坐标纸上以U〔自变量〕为横轴，I〔因变量〕为纵轴，建立直角坐标系。
2〕在坐标纸上描出各组数据所对应的点。
3〕将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到伏安特性曲线。
3．实验本卷须知：1〕由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。
2〕要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。
3〕电压表或电流表的量程应到达用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。
〔4〕电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的1以上。
34．误差分析：1〕电压表和电流表读数产生的偶然误差。
2〕电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。
3〕在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞实验中，使用的小灯泡标有“V，W〞，其他可供选择的器材有：A．电压表V1〔量程3V，内阻约3kΩ〕B．电压表V2〔量程15V，内阻约15kΩ〕C．电流表A1〔量程3A，内阻约Ω〕1D．电流表A2〔量程A，内阻约1Ω〕E．滑动变阻器R1〔0~1kΩ，A〕F．滑动变阻器R2〔0~10Ω，2A〕G．电源E〔6V〕H．开关S及导线假设干1〕实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。
〔请填写器材前面的字母代码〕2〕画出实验电路原理图。
【参考答案】〔1〕ADF 〔2〕如图【详细解析】〔1〕根据小灯泡规格“V，W〞可知，电压表应选 A，电流表应选D；由于实验要求电压从零调节，滑动变阻器应采用分压式接法，选择总电阻小的F。
〔2〕由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。
【名师点睛】描绘伏安特性曲线问题的关键是实验电路图的设计：1〕电流表和滑动变阻器的连接，一般采用分压外接电路。
高三物理大一轮复习检测实验八描绘小电珠的伏安特性曲线doc
1.在描绘小电珠旳伏安特性曲线时, 采用如图所示电路, 试验中发现移动滑动变阻器旳滑片时, 电流表旳示数变化而电压表旳指针不动, 下列原因也许旳是()A. 小电珠中灯丝已烧断B. 滑片接触不良C. 小电珠内部短路D. 滑动变阻器A端接触不良解析: 选C.由题图知, 移动滑片时, 因电流表达数有变化, 故和电流表串联旳回路中不存在断点, 故A错. 若滑片接触不良, 电路中不也许有电流, 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化, 故D错. 若小电珠内短路则小电珠两端电压为零, 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. (·合肥模拟)为了测量一种“12 V 5 W”旳小电珠在不一样电压下旳功率, 给定了如下器材：电源: 12 V, 内阻不计；电流表: 0～0.6 A,0～3 A, 内阻可忽视；电压表: 0～3 V,0～15 V, 内阻很大；滑动变阻器: 阻值范围0～20 Ω, 容许最大电流1 A；开关一种, 导线若干．试验时规定加在电珠两端旳电压可从0调到12 V.(1)将图甲中旳实物图连接完整.(2)某位同学测得小电珠旳伏安特性曲线如图乙所示, 某次测量时, 小电珠电流强度大小为0.40 A, 则此时加在它两端旳电压为________V, 此时小电珠旳实际功率为________W.解析：(1)由于规定电压从0开始调整, 故滑动变阻器应采用分压式接法．又因电流表内阻可忽视, 则电流表采用内接法、外接法均可以, 实物连接如图．(2)由I－U图线得, 当I＝0.40 A时, U＝6.0 V, 故小电珠旳实际功率为P＝IU＝2.4 W.答案: (1)见解析(2)6.0 2.43. (·济南模拟)有一种小电珠上标有“4 V 2 W”旳字样, 目前要用伏安法描绘这个小电珠旳U－I图线, 有下列器材可供选用:A. 电压表(0～5 V, 内阻10 kΩ)B. 电压表(0～10 V, 内阻20 kΩ)C. 电流表(0～0.3 A, 内阻1 Ω)D. 电流表(0～0.6 A, 内阻0.4 Ω)E. 滑动变阻器(5 Ω, 10 A)F. 滑动变阻器(500 Ω, 0.2 A)(1)试验中电压表应选用________, 电流表应选用________. (用序号字母表达)(2)为使试验误差尽量减小, 规定电压从零开始变化且多取几组数据, 滑动变阻器应选用________(用序号字母表达).(3)请在方框内画出满足试验规定旳电路图, 并把图中所示旳试验器材用实线连接成完整旳实物电路图．解析: (1)因小电珠旳额定电压为4 V, 为保证安全, 选用旳电压表量程应稍不小于4 V, 但不能大太多, 量程太大则示数不精确, 故只能选用0～5 V旳电压表, 故选A.由P＝UI得, 电珠旳额定电流I＝＝0.5 A, 故应选择0～0.6 A量程旳电流表, 故选D.(2)由题意可知, 电压从零开始变化, 并要多测几组数据, 故只能采用滑动变阻器分压接法, 而分压接法中应选总阻值小旳滑动变阻器, 故选E.(3)电珠内阻R＝＝8 Ω, 电压表内阻远不小于电珠内阻, 应采用电流表外接法, 故电路图和实物连接图如图所示．答案: (1)A D(2)E(3)见解析4．(·唐山统考)某同学合理选用下列器材构成一种电路, 同步对两个不一样旳热敏电阻RA、RB进行了测量, 得到了两个热敏电阻旳I－U关系曲线, 如图所示．在试验中, 有如下器材供选择:A. 量程为50 mA旳电流表A1, 内阻约10 ΩB. 量程为0.6 A旳电流表A2, 内阻约0.05 ΩC. 量程为3 V旳电压表V1, 内阻约10 kΩD．量程为6 V旳电压表V2, 内阻约50 kΩE. 电动势为12 V、内阻不计旳直流电源F. 滑动变阻器R1(50 Ω, 0.6 A)G．滑动变阻器R2(10 Ω, 0.02 A)H. 单刀单掷开关一种、导线若干.(1)为了得到热敏电阻完整旳I－U关系曲线, 请选择合适旳试验器材: ________________________________________________________________________(填器材前旳选项字母).(2)请设计试验电路并把它画到方框中, 标明对应旳器材代号．(3)该同学将RA.RB串联起来, 与电压恒为7 V旳稳压电源连接, 则此时热敏电阻RA和RB消耗旳功率之比为________.解析: (1)根据I－U关系曲线上旳数据去选择试验器材.(2)测定I－U关系曲线. 规定电压从零开始变化, 故滑动变阻器采用分压式接法；由于热敏电阻旳阻值比电压表旳内阻小诸多, 因此电流表采用外接法.(3)由题图可知电流等大时RA∶RB＝2∶5, 则可知RA和RB消耗旳功率之比为2∶5.答案: (1)ACDEFH(2)电路如图所示(3)2∶55. (·广东汕头摸底)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, 如图为该电器元件旳伏安特性曲线, 有同学对其提出质疑, 现需深入验证该伏安特性曲线, 试验室备有下列器材:器材(代号)规格(1)为提高试验成果旳精确程度, 电流表应选用________；电压表应选用________；为以便试验操作, 滑动变阻器应选用________. (以上均填器材代号)(2)为到达上述目旳,请在虚线框内画出对旳旳试验电路原理图, 并标明所用器材旳代号．—元件—(3)试验发现测得旳伏安特性曲线与图中曲线基本吻合, 请阐明该伏安特性曲线与小电珠旳伏安特性曲线有何异同点？相似点:________________________________________________________________________.不一样点: ________________________________________________________________________.解析：由图线可知, 电路最大电流不小于50 mA, 因此电流表选A2；电路最大电压为3 V, 电压表选V1；滑动变阻器采用分压式接法, 选阻值小旳R1.答案: (1)A2V1R1(2)如图(3)电阻随所加电压变化而变化该元件电阻随电压升高而减小, 小电珠电阻随电压升高而增大6. 某学习小组拟研究一种标有“3.6 V 1.8 W”旳小电珠旳伏安特性曲线, 可供选用旳器材如下:①电流表A, 量程0～0.6 A, 内阻约为0.2 Ω；②电压表V, 量程0～15 V, 内阻约为15 kΩ；③滑动变阻器R, 阻值范围0～10 Ω；④学生电源E, 电动势为4 V, 内阻不计；⑤开关S及导线若干.(1)该学习小组中旳甲同学设计了如图甲所示旳电路进行测量, 请按照图甲所示旳电路图帮甲同学将图乙中旳实物图连接起来．(2)甲同学在试验中发现, 由于电压表旳量程较大而导致读数误差很大, 因而影响了测量成果. 于是又从试验室找来一量程为Ig＝100 μA.内阻Rg＝1 000 Ω旳敏捷电流计, 想把该敏捷电流计改装成量程为5 V旳电压表, 则需串联一种阻值为________ Ω旳电阻.(3)甲同学用改装后旳电压表进行试验,得到电流00.190.300.370.430.460.480.49表读数I1和敏捷电流计读数I2如下表所示：I1(A)I2(μA)010203040506070请在图丙中旳坐标纸上画出I1－I2图线.丙丁(4)若将该小电珠接在如图丁所示旳电路中, 则该小电珠消耗旳电功率约为________W. 已知电源旳电动势为E＝3.0 V, 内阻r＝1.5 Ω, 定值电阻R0＝4.5 Ω.(成果保留两位有效数字)解析: (1)如图所示(2)设需要串联旳电阻阻值为Rx, 则有Ig(Rg＋Rx)＝5 V, 代入数据可得Rx＝49 000 Ω.(4)将定值电阻R0看做该电源旳电阻, 则内阻r′＝6 Ω, 由此可得路端电压U＝E－Ir′, 在I1－I2图线所在坐标纸上作出该I－U图象如下图所示, 可知其交点坐标表达旳电流约为0.32 A, 电压约为1.1 V, 因此该灯泡消耗旳功率约为P＝0.32×1.1 W≈0.35 W.答案: (1)见解析图(2)49 000(3)如下图所示(4)0.35。
实验9 描绘小电珠的伏安特性曲线
描绘小电珠的伏安特性曲线◎注意事项1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法．(2)滑动变阻器应采用分压式接法，目的是为了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，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端，从而使开关闭合时小电珠两端的电压能从零开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠因两端电压过大而烧坏灯丝．3．I－U图象在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U0＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差．4．当小电珠电压接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关．◎误差分析1．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．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．考点一教材原型实验[例1](2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表Ⓐ(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在方框中画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图乙所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数) 解析(1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图见答案图．(2)I－U图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律R ＝ρLS，得灯丝的电阻率增大．(3)当R ＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值．当R ＝9 Ω时，将R 看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示．此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点： U 1＝3.66 V ，I 1＝0.319 A ，小灯泡的最大功率P 1＝U 1I 1≈1.17 W. 取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点： U 2＝1.77 V ，I 2＝0.222 A ，小灯泡的最小功率P 2＝U 2I 2≈0.39 W.答案 (1)实验电路原理如图所示．(2)增大 增大 (3)0.39 1.17考点二 实验拓展与创新类型1 实验对象的变迁——描绘其他元件的伏安特性曲线[例2] (2015·广东卷)某实验小组研究两个未知元件X 和Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等．(1)使用多用电表粗测元件X 的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为________Ω.据此应选择图中的________(填“b”或“c”)电路进行实验．(2)连接所选电路，闭合S ；滑动变阻器的滑片P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，依次记录电流及相应的电压，将元件X 换成元件Y ，重复实验．(3)图(d)是根据实验数据作出的U －I 图线，由图可判断元件________(填“X ”或“Y ”)是非线性元件．(4)该小组还借助X 和Y 中的线性元件和阻值R ＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E 和内阻r ，电路如图(e)所示．闭合S 1和S 2，电压表读数为3.00 V ；断开S 2，读数为1.00 V ，可得E ＝________V ，r ＝________Ω.(结果均保留两位有效数字，电压表为理想电压表)．解析 (1)因倍率为“×1”，故指针所指的数字即为读数，为10 Ω；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择b.(2)滑动变阻器的滑片P 向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大．(3)由图(a)知，元件X 的电流与电压与正比，故为线性元件；而元件Y 的电流与电压不成正比，故Y 是非线性元件．(4)由图可知，线性元件的电阻为R X ＝3.00.3Ω＝10 Ω，若S 1、S 2都闭合，则电阻R 被短路，电路中的电流I ＝U R X ＝310 A ＝0.3 A ，由闭合电路的欧姆定律得E ＝U ＋Ir ，断开S 2后，电流I ′＝U ′R X ＝110 A ＝0.1 A ，故E ＝U ′＋I ′(R ＋r )，两式联立并代入数据得：E ＝3.2 V ，r ＝0.50 Ω.答案 (1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50 类型2 实验的创新拓展[例3] (2018·全国卷Ⅰ·23)某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T ，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E (6 V ，内阻可忽略)；电压表○V (量程150 mV)；定值电阻R 0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R 2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S 1，单刀双掷开关S 2.实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t 升至80.0 ℃.将S 2与1端接通，闭合S 1，调节R 1的滑片位置，使电压表读数为某一值U 0；保持R 1的滑片位置不变，将R 2置于最大值，将S 2与2端接通，调节R 2，使电压表读数仍为U 0；断开S 1，记下此时R 2的读数．逐步降低温控室的温度t ，得到相应温度下R 2的阻值，直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R 2－t 数据见下表.t /℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R 2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0(1)在闭合S 1前，图甲中R 1的滑片应移动到________(填“a ”或“b ”)端． (2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R 2－t 曲线．乙丙(3)由图乙可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得R T＝________Ω.(4)将R T握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为________Ω，则手心温度为________ ℃.解析(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．(3)由图象可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值为450 Ω.(4)由图丙可得电阻箱值为620.0 Ω，由图象可得温度约为33.0 ℃.答案(1)b(2)如图所示(3)450(4)620.033.01．(2016·天津卷·9节选)某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 Ω)定值电阻R4(阻值等于10 Ω)定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)电源E(E＝6 V，内阻不计)(1)请在下面方框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的________．解析描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用V2、A2测量灯泡的电压、电流时，读数不够精确．题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线．(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1.与电流表A1并联的电阻：由于A1的内阻为10 Ω，若选R4为并联电阻，则量程为0～0.4 A，若并联阻值过小，电流表读数偏小，读数欠精确．与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表V1的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为0～4 V.(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则I －U 图线的斜率应越来越小，图B 正确．答案 (1)图见解析 (2)B2．(2015·福建卷·19节选)某学习小组探究一小灯泡在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A ；(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小灯泡并联后，直接与电动势为3 V 、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小灯泡的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)．解析 (1)实物接线图见答案；(2)由图知电流表量程为0.6 A ，所以读数为0.44 A ；(3)电源内阻为1 Ω，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即小灯泡的总功率最大，此时外电路电压等于内电压等于1.5 V ，由图丙知当小灯泡电压等于1.5 V 时电流约为0.38 A ，此时电阻约为R ＝UI＝3.95 Ω≈4 Ω，并联后的总电阻为1 Ω，所以需要4个小灯泡并联，小灯泡消耗的总功率约为P＝U2R外＝1.521W＝2.25 W.答案(1)连线如图(2)0.44(3)4 2.253．某实验小组要精确测定额定电压为2.5 V的LED灯正常工作时的电阻．已知该灯正常工作时的电阻为500 Ω，电路符号与小灯泡相同．实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为0～10 mA，内阻R A1约为3 Ω，示数用I1表示)B．电流表A2(量程为0～3 mA，内阻R A2＝15 Ω，示数用I2表示)C．定值电阻R1＝697 ΩD．定值电阻R2＝985 ΩE．滑动变阻器R(0～20 Ω)F．电压表V(量程为0～12 V，内阻R V＝1 kΩ，示数用U表示)G．蓄电池(电动势为12 V，内阻很小)H．开关一个，导线若干(1)如图甲所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________．(填写器材前的字母编号)(2)将电路图乙补充完整．(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R x＝____________(用相应字母表示)．解析(1)要精确测定额定电压为2.5 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED灯两端的电压，需要改装电压表，若将电流表A1与定值电阻R1串联改装为电压表，量程为U＝(3＋697)×0.01 V＝7 V，将电流表A1与定值电阻R2串联改装为电压表，量程更大；将电流表A2与定值电阻R1串联改装为电压表，量程为U＝(15＋697)×0.003 V≈2.1 V，将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表，量程为U＝(15＋985)×0.003 V＝3 V ，量程恰好，故选用电流表A 2(电表2)与定值电阻R 2(D)串联改装电压表；电流表A 1(电表1)测量电流．(2)实物图如图所示(3)根据闭合电路欧姆定律知，LED 灯两端的电压U ＝I 2(R 2＋R A2)，通过LED 灯的电流I ＝I 1－I 2，所以LED 灯正常工作时的电阻R x ＝I 2(R 2＋R A2)I 1－I 2.答案 (1)A B D (2)见解析 (3)I 2I 1－I 2(R 2＋R A2)。
实验描绘小电珠的伏安特性曲线
I=U/R
伏安特性曲线
1
1 实验目的 描绘小电珠的伏安特性曲线。 了解曲线性质。
2
2.实验原理 由于电流作用，小灯泡产热，温度
升高，电灯丝的电阻增大，所以灯丝电 阻并不是一个定值.由于电流越大，灯丝 电阻越大，它的伏安特性曲线(I-U图线 )并不是一条直线。
3
3 实验器材
“3.8V，0.3A”的小灯泡，4~6V学 生电源(或3～4个电池组)，0～100Ω 的滑动变阻器，0～15V的电压表， 0～0 6A的电流表，开关一个、导线 若干.
4.实验步骤 (1)选取适合的仪器按图
AB
所示的电路连接好. 4
(2)将滑动变阻器滑片调节到A端后， 闭合开关.
(3)调节滑动变阻器，在灯泡额定电压 范围内读取数组不同的电压值和电流值， 并制表记录.
(4)断开开关，拆下导线，将仪器恢复 原样.
(5)以I为纵轴，U为横轴，画出I-U曲 线并进行分析.
小电珠的电阻随电流的增大而增大。
非线性元件 生活常识
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本节总结
方法 ： 了解基本的实验步骤
数据处理的图象法
知识 ： 小电珠的伏安特性曲线
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精品课件！
10
精品课件！
11
谢谢大家
12
5
5.数据处理
小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高 而变大.Βιβλιοθήκη I(A)0.1 2
0.2 1
0.2 9
0.3 4
0.3 8
0.4 2
0.4 5
0.4 7
0.4 9
0.5 0
U(V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 ) 0000000000