高考物理考前指导描绘小灯泡的伏安特性曲线

高考物理考前指导
描绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验目的
用描迹法画出电场中一个平面上的等势线．
二、实验原理
用平面导电纸上的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场，当电场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流表中电流为零，从而可以通过探针找出电流场中的等势点，并依据等势点描出等势线．
三、实验器材
平整的塑料板(木板)、图钉、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压直流电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表．
四、实验操作
1．器材安装
(1)铺“三纸”：在平整的塑料板(或木板)上依次使白纸、复写纸、导电纸(将导电面朝上)穿过螺杆铺放，并用图钉固定．
(2)固电极：将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触良好)，AB相距约10 cm.
(3)接线路：如图实－1所示．
①将电极A、B分别与6 V的直流电源的正、负极相连接．
②将两根探针分别接到电流计的“＋”“－”接线柱上．
2．基淮点选取
在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取等距的五个点作基准点a、b、c、d、e，并用探针把它们的位置复印在白纸上．
3．等势点探测
(1)接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触导电纸(注意跨度要小，保证电流表示数不要太大)，判断出指针偏转方向与电流方向的关系．
(2)将左手探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约1 cm处轻轻移动右手探针，直到电流表指针不再发生偏转，用探针把这一点位置复
印在白纸上．
(3)按步骤(2)的方法在这个基准点两侧逐步由近及远地探测得到4～8个等势点．
(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开电源．
4．等势点描绘
取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图实－2所示．
五、注意事项
1．对导电纸
(1)导电纸不得折叠、划伤，且要保持清洁．否则导电物质分布不均匀，甚至出现断路，影响等势点的分布．
(2)安装时，有导电物质的一面向上．
(3)实验过程中“三纸”不要移动．
2．对两电极
(1)两电极必须完全相同，且为圆柱形．
(2)与导电纸必须充分接触好(压紧)．
(3)不可太靠近导电纸边缘．
3．对电流表
(1)必须选零刻度在中央的．
(2)若双量程表应选较小的量程(灵敏度要高)．
4．对电源
(1)直流6 V：电压过低效果差，过高会引起电阻率变化．
(2)电压稳定：用直流稳压电源，或内阻极小的4节新干电池，否则会引起等势线畸变．
5．对探测过程
(1)先判明指针偏转方向与电流方向关系．
(2)牢记AB两电极的电势高低关系(正最高，负最低)．
(3)寻找等势点时，要从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可贸然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计电流过大现象．
(4)探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似．
(5)要充分利用指针偏转方向与电流方向关系，迅速寻找等势点．
(6)导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，用点接触法．
(7)两探针不可长时间接在电路上，且不可直接触及两电极．
6．对等势线描绘
描绘等势线时要用平滑曲线将各等势点连接起来，不能画成折线．
六、误差分析
1．所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一，因此在条件允许的情况下，要尽可能使用精度较高的电流表；
2．电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一，对此，安装电极时要加以注意，可以在木板上垫3张～5张白纸；
3．导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一，导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变；
4．圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差，圆柱形电极应选一样大的直径为 1 cm的磨平铜柱．
【2013高考突破】
1．(9分)在实验中，发现等势线发生了畸变，则产生误差的原因可能是( )
A．电流表的灵敏度不高
B．电极与导电纸接触不良
C．导电纸涂层不够均匀
D．以上说法都不对
2．(9分)图为描绘电场中等势线的装置示意图，所用的灵敏电流表是电流从哪一接线柱流入，
其指针就向哪一侧偏转．在寻找基准点O的另一等势点时，探针Ⅰ与O点接触，另一探针Ⅱ与导电纸上的c点接触，电流计的指针向负接线柱偏转，为了尽快探测到新等势点，探针Ⅱ应由c点逐渐( )
A．向上移B．向下移C．向左移D．向右移
3．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，如图所示，所用的电表指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正接线柱流入电表时，指针偏向正接线柱一侧．一位学生用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电表正接线柱的探针E1接触基准点2，把接电表负接线柱的探针E2接触纸上的某一点，发现表的指针发生了偏转，为了探测到等势点，则 ( )
A．若电表指针偏向正接线柱一侧，E2应右移
B．若电表指针偏向正接线柱一侧，E2应左移
C．若电表指针偏向负接线柱一侧，E2应右移
D．若电表指针偏向负接线柱一侧，E2应左移
【答案】BC
4．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，根据不同的实验原理应相应选取不同的测量电表，下列选项正确的是( ) A．若用“等电势差”描绘等势线，用电压表
B．若用“等电势”描绘等势线，用灵敏电流计
C．用灵敏电流计描绘等势线时，两探针可分别与电极接触
D．用电压表描绘等势线时探针可与电极接触
5．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，先在导电纸上画出电极a、b(模拟点电荷)的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示，G 为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中 ( )
A．探针甲不动，移动乙
B．探针乙不动，移动甲
C．电流表示数为零时说明电流表断路
D．图中虚线表示电场线
6．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，若将电源电压降低一些，则
( )
A．描绘出的等势线形状与原来相同
B．描绘出的等势线形状与原来不同
C．基准点之间的电势差比原来小一些
D．基准点之间的电势差比原来大一些
7．(9分)下列哪些措施不会影响所描绘的等势线的形状( )
A．把直流电源的电压变为原来的两倍
B．把直流电源改为交流电源
C．把圆柱形电极改为长方体电极
D．把灵敏电流表换成内阻很大的电压表，利用电压表探测基准点的等势点
8．(12分)如图所示，两个金属条制成的电极A、B平行放置并用螺栓紧紧地压在导电纸上，与导电纸接触良好，接通电源后用描迹法画出金属板间电场在平面上的等势线，在此实验中：(1)灵敏电流计指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正(负)接线柱通入电流计时，指针偏向正(负)接线柱一侧．如图所示，一位同学用这个电流计探测基准点“1”两侧的等势点时，把接电流计负接线柱的探针P1压紧基准点“1”，把接电流计正接线柱的探针P2接触导电纸上某一点，发现电流计的指针偏向负接线柱一侧，则探针P2与导电纸的接触点应向________移(填“左”或“右”)．
(2)在此实验中，为使所测定等势点的位置更精确，两极间的电压应适当________一些(填“大”或“小”)．
【答案】(1)左(2)大
9．(12分)均匀导电纸上放置两平行的长方形银条，如图甲所示，两银条上的A0和B0点
连接电动势为6V的电池，一理想电压表的负接线柱接A0，正接线柱接一探针P.
(1)当P接于B1时，电压表的读数是多少？将P沿B1B2移动会观察到什么？
(2)若将探针沿A0B0移动，并将所记录的电压表读数U对探针与A0的距离x绘成图线，如图乙所示．
①说出在A0B0上U的变化．
②求点X的电场强度，并说明其方向．
③忽略边际效应，在图甲的两银条间粗略描绘电势递增为1V的等势线．
10．(13分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中，用在导电纸上形成的电流场模拟静电场，描绘一个平面上的等势线．吴利同学想模拟带负电的点电荷附近电场在一个平面上的等势线，他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，并用图钉固定，然后在导电纸中央固定一个小圆柱形电极A，如图甲所示．
(1)还需要一个什么形状的电极？答：__________.在图甲中画出示意图，并完成电路连接；
(2)通电后，要描绘出过C点的等势线，还需要的仪器是__________，操作步骤是__________；
(3)描绘出的等势线应是正圆形，而实验中实际得到的图样却出现明显变形，如图乙所
示．右边明显偏离圆形而向外凸起，其原因可能是__________(写出一个即可)．。