实验八

点击进入相应模块实验八描绘小电珠的伏安特性曲线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.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I-U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，误差较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化.3.滑动变阻器两种接法的对比方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围≤I≤0≤I≤分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件0RERR0ERRERER4.分压和限流电路的选择原则(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，应改用分压式电路.(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、能耗低.小电珠(“4V0.7A”或“3.8V0.3A”)、4～6V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.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，按如图所示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.U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器.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.【锦囊妙诀】电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要分压，A表外接减误差，电压从零开始变，I-U坐标连曲线，要对图线细研究，得出规律记心间.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、作图带来误差.1.电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V0.3A)的电阻很小，与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大.(2)滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小电珠两端的电压能从0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0的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏.3.I-U图线在U=1.0V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0V左右要多测几组数据，以防出现很大误差.4.电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定.5.调节滑动变阻器,使小电珠两端电压缓慢增加到额定值，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.7.建立坐标系时，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.一种测小电珠的电阻的准确方法实验原理：如图所示，两个电压表完全相同且内阻很大.移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数.在坐标纸上画出R-U图线，并分析R随U变化的规律.在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确.但上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便.电路的连接和图线的描绘【例证1】(2011·广东高考)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____倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为____Ω.(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线.(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_____端滑动.(4)如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”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244【规范解答】(1)因为小电珠的电阻比较小，故应该选“×1”倍率，由题图读得电阻为7.5Ω.(2)因为小电珠的电阻比较小，故伏安法测量时应该用电流表外接法，测量的电压应该从零开始，故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，应使滑片从中点向b端滑动.(4)ab之间电流增加了0.122A，其他段电流依次增加了0.03A左右，所以需要在ab之间将电流分为0.030A、0.060A、0.090A，分别测出相应的电压值.答案：(1)×17.5(2)见规范解答图(3)ab(4)ab图象的推广和应用【例证2】(2012·漳州模拟)某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值.(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关，适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R，得到几组电压表的示数U与R的数据如表：电阻R/Ω5.010.015.025.035.045.0电压U/V1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出U-R关系图象.(2)用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V.利用(1)中测绘的U-R图象可得Rx=_____________Ω.【规范解答】(1)先以实验得到的每一组(R，U)数据描点，然后用平滑的曲线连接以上描点，得到U-R图线如下：(2)对照U-R图线，找到图线上U=2.00V点，读出其对应的Rx=20Ω.(19～21Ω也可以)答案：(1)见规范解答(2)201.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()【解析】选C.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.如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是()A.此接法的测量值大于真实值B.此接法的测量值小于真实值C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D.开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最右端【解析】选A.由故A正确，B错误；电流表内接法，要求故C错误；开始实验时滑动变阻器滑动头应在最左端，使电压表读数由小到大变化，故D错误.AURRR,I测真ARR,3.在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，A1、A2、A3为三个相同规格的小电珠，这种小电珠的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合后()A.通过A1的电流为通过A2的电流的2倍B.A1的电阻为7.5ΩC.A1消耗的电功率为0.75WD.A2消耗的电功率为0.375W【解析】选C.因电源内阻不计，S闭合后＝3.0V，＝UA3＝1.5V.在I-U图象中，可以读出相应的电流＝0.25A，故A不对.由故B不对.由P＝UI知故C正确，D错误.1AU2AU1AI23AAII0.20A＝＝，1AURR12ΩI＝知＝，12AAP0.75WP0.3W＝，＝，4.用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将如图所示中实物连接成为实验电路.微安表μA(量程200μA，内阻约200Ω);电压表V(量程3V，内阻约10kΩ);电阻R0(阻值约20kΩ)；滑动变阻器R(最大阻值是50Ω，额定电流1A)；电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干.【解析】由于可以看出故采用电流表内接法，画出电路原理图如图所示.V00ARR0.5100RR，，0ARR，把实物与原理图结合起来完成连线，注意电压表、电流表的正、负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出，连线如图：答案：见解析图5.(2012·福州模拟)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按图所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：(1)若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为_______________.(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小电珠亮，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，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为______________.【解析】将实物图转化为电路图如图所示.(1)电压表有示数说明电压表接头与电源之间的电路未断，电流表示数为零，说明出现断路，故d导线断.(2)电流表示数不为零，且小电珠亮，说明主干路无断路，电压表示数为零，说明h断路.(3)按题图连接时，滑动变阻器为分压式接法，电压表、电流表示数都可调为零，若g断，则变为限流式接法，两表示数都不可调为零.答案：(1)d(2)h(3)g6.为测量“12V5W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12V，内阻不计；电流表：量程0～0.6A、0～3A，内阻约为0.2Ω电压表：量程0～3V、0～15V，内阻约为15kΩ滑动变阻器：0～20Ω，允许最大电流1A；开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠上的电压可从0开始调节.(1)以上四个电路图你认为最合适的是______.(2)在本实验中，电流表的量程可选______.(3)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示，某次测量时，电流表读数为0.40A，此时小电珠的实际功率为____W.【解析】(1)C与D电路图不符合电压从0开始调节，小电珠的电阻由于故电流表应采用外接法，应选A.(2)小电珠的额定电流为故电流表量程应选择0～0.6A.(3)当电流表读数为0.40A时，由图象可读出电压为6.0V，故小电珠实际功率P=0.40×6.0W=2.4W.答案：(1)A(2)0～0.6A(3)2.422VLLALRRU12RΩ28.8Ω,144,520.8,P5RRVLALRRRR＜，5IA12，