恒定电流学生实验(五个)

1恒定电流学生实验（五个）实验一：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。；图3-1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。【步骤规范】实验步骤操作规范一.连接实验电路1．对电流表、电压表进行机械调零2．布列实验器材，接图3-1连接实验电路，电流表量程0.6A，电压表量程3V1．若表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，使其正对。2．电键接入电路前，处于断开位置；闭合电键前，滑动变阻器的电阻置于阻值最大；电线连接无“丁”字形接线。二．读取I、U数据1．将滑动变阻器的滑片C向另一端滑动，读取一组电流表和电压表的读数2．逐渐移动滑动变阻器的阻值，在“0~3.8V”或“0~4V”范围内记录12组电压值U和相应的电流值I1．使电路中灯泡两端电压从0开始逐渐增大，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2．电流表和电压表读数要有估读（一般可估读到最小分度的101三．描绘图线将12组U、I值，描绘到I—U坐标上，画出I—U曲线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。四．拆除电路，仪器复原【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．23．电键闭合前变阻器滑片移到图中所示的A端．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．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】例1某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下组U和I的数据：（1）画出I-U图线。（2）从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是：________。（3）这表明导体的电阻随温度升高而_________。答案（1）略（2）电阻开始不变，后来逐渐增大。（3）增大。例2“220V100W”的白炽灯泡A和“220V60W”的白炽灯泡B的伏安特性曲线如图所示．若将两灯泡并联接在110V的电源上时，两灯泡实际消耗的功率为多大？答案PA＝33WPB＝20W例3．（04上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线.（3）如果实验中已知电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00U/VI/A03答案：（1）见下图（2）见右图（3）作出U=E+Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦例4（06上海卷）表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据：(1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图（填“甲”或“乙”）；（2）在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）；（3）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上．已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为A．【答案】（1）甲（2）如图所示变小（3）0.050A【分析】（1）甲电路中变阻器采用分压接法，可以获得从零开始变化的电压，符合图中数据的要求。(2)将表中数据逐一描点后用平滑曲线连接各点。（3）根据题意有E=Ua+Ub，Ia=3Ib，从所做曲线可以查出，Ia=0.150A，Ib=0.050A，Ua=1V，Ub=2V。【高考考点】灯泡伏安特性曲线的描述欧姆定律电阻的串、并联，串联电路的分压作用，并联电路的分流作用【易错点】第三小问，学生可能会用解析法，那计算将很复杂，并造成无法求解。AVS图甲AVS图乙Rba图丙4例5．(04江苏)某同学对黑箱(见图1)中一个电学元件的伏安特性进行研究．通过正确测量，他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律①当-15VUab0V时，I近为零．②当Uab≥0时，Uab和I的实验数据见下表：（1）在图2中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线．(可用铅笔作图)（2）根据上述实验事实．该元件具有的特性是______________________（3）若将此黑箱接入图3电路中，并在该电路的cd两端输入如图4(甲)所示的方波电压信号ucd,请在图4(乙)中定性画出负载电阻RL上的电压信号uef的波形．答案：(1)(2)单向导电性(3)实验一练习：描绘小电珠的伏安特性曲线一、选择题1．如图1所示是两个不同电阻的I－U图像，则图线1、2表示的电阻及两电阻串联或并联后的I－U图像所在的区域分别是（）A．1表示电阻大的图线，并联后在区域ⅢB．1表示电阻小的图线，串联后在区域ⅡC．2表示电阻小的图线，并联后在区域ⅠD．2表示电阻大的图线，串联后在区域Ⅲ52．如图2所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．现把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别用P1和P2表示；并联的总电阻设为R．下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是()A．特性曲线在Ⅰ区，P1P2B．特性曲线在Ⅲ区，P1P2C．特性曲线在Ⅰ区，P1＞P2D．特性曲线在Ⅲ区，P1＞P23．（93全国）一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220V．在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示．图3中的图线肯定不符合实际的是()图34．小灯泡的伏安曲线不是直线，这是因为：A．小灯泡是非纯电阻用电器B．任何导体的电阻率均随温度的升高而增大C．金属导体的电阻率一般随温度的升高而增大D．以上说法均不正确5．在图4中，不论如何移动滑动滑片，电压表的读数几乎不变，下列情况中，可能发生的是：A．只有小灯泡的灯丝断B．只有A端断开了C．灯丝断了且变阻器的A端也断了D．电流表没接好图46．在实际情况中，能较正确反映通过灯泡的电流强度I与灯泡两端电压U之间变化关系的图线是图6所示中的哪一个？二、填空题7．现有下列器材：A、两节干电池，内阻不计；B、滑动变阻器0～10Ω；C、滑动变阻器0～500Ω；D、小灯泡（2.5V，0.5W）；E、开关；F、导线若干请你设计一个电路，使小灯泡两端的电压能在0～2.5V范围内较方便地连续变化。（1）滑动变阻器应选；（2）画出对应的电路图。8．用如图8中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A、0．6A两挡，内阻可忽略；电压表有15V、3V两挡，内阻很大．测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V．按要求在实物图上连线（其中部分线路已经连好）．9．如图9所示，滑动变阻器R1的最大值是200Ω，电阻R2=200Ω，AB两端电压U=10V。试求电键S断开和闭合时，移动滑键P、R2两端的电压变化范围。10.（06北京卷）某同学用图所示电路，测绘标有“3.8V,0.3V”的小灯泡的灯丝6电阻R随电压U变化的图象.①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表：A:(量程100mA,内阻约2);A:(量程0.6A,内阻约0.3);电压表：V1(量程5V,内阻约5);V2(量程15V,内阻约15);电源：E1(电动势为1.5V，内阻为0.2);E2(电动势为4V,内阻约为0.04).滑动变阻器：R1（10Ω，0.5A）R2（500Ω，0.5A）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)②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为___________；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W.③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的__________．11．有一个小灯泡上标有“6V，1W”字样，现在要测量这个灯泡的I-U图线。下列器材可供选用。A.电压表（0—5V，5kΩ）B.电压表（0—10V，10kΩ）C.电流表（0—0.3A，5Ω）D.电流表（0—0.6A，2Ω）E.滑动变阻器(30Ω，2A)图13F.学生电源（直流9V）还有导线、电键等。（1）实验中所用电压表应选用，电流表应选用。（2）在方框中画出实验电路图。12．“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验电路图见图12所示。（1）请你按该电路图将图13所示中各器材连成实验电路。(2)合上开关前，应把滑动变阻器滑至＿＿＿处（由实物图13所示，填“最左端”、“最右端”或“中间）。⑶导致实验结果伏安特性曲线不是一条直线的关键因素是。7实验二:测定金属的电阻率【实验目的】1．练习使用螺旋测微器；2．学会用伏安法测电阻；3．测定金属的电阻率。【实验原理】1.根据电阻定律有，金属的电阻率因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率ρ①根据部分电路的欧姆定律可知R=U/I只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I，就可以测出金属丝的电阻．即用伏安法测出金属丝的电阻R②金属丝的长度l可以用米尺测量．③金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出，即S=πd2/4．由于金属丝的直径较小，因此需要用比较精密的测量长度的仪器——螺旋测微器来测量．这就是本实验的实验原理．若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为2．在测定金属线的电阻时，为了防止金属线过热造成金属线的长度及电阻率的变化，因此，流过金属线的电流不宜太大．则当电流表具有0～0.6A和0～3A两种量程时，应当选用哪个量程?如果被测金属线电阻约5Ω，电压表具有0～3V和0～15V两种量程，应当选用哪个量程?分析：电流表选0～0.6A电压表选0～3V3．在图3中，电流表选用0～0.6A量程，