實(shí)驗(yàn)八 描繪小電珠的伏安特性曲線

實(shí)驗(yàn)八描繪小電珠的伏安特性曲線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．描繪小電珠的伏安特性曲線。2．分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理1．用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U-I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來。2．電流表外接：因?yàn)樾‰娭榈碾娮韬苄?，如果電流表?nèi)接，誤差明顯較大；滑動(dòng)變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變化。三、實(shí)驗(yàn)器材小電珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一個(gè)、電壓表(0～3V～15V)與電流表(0～0.6A～3A)各一個(gè)、滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)一個(gè)、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按如圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。2．把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S。3．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S。U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除電路，整理儀器。五、數(shù)據(jù)處理(畫出伏安特性曲線)1．在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立坐標(biāo)系。2．在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)。(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)3．將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線。六、誤差分析1．由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會(huì)帶來誤差。2．電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)。3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作圖帶來誤差。七、注意事項(xiàng)1．電路的連接方式(1)電流表應(yīng)采用外接法。因?yàn)樾襞荨?.8V

0.3A”的電阻較小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大。(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化。2．閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為0的一端，從而使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡電壓能從0開始變化，同時(shí)，也為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)小燈泡因兩端電壓過大而燒壞燈絲。3．I-U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)很大誤差。4．電流表選擇0.6A量程，電壓表量程選擇視小燈泡的額定電壓而定。(1)若使用“3.8V

0.3A”的小燈泡，選用電壓表的15V量程。(2)若使用“2.5V

0.6A”的小燈泡，則選用電壓表的3V量程。5．當(dāng)小燈泡電壓快接近額定電壓值時(shí)，要緩慢地增加到額定電壓值，記錄I后馬上斷開開關(guān)。6．誤差較大的點(diǎn)要舍去，I-U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線。7．建立坐標(biāo)系時(shí)，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙。(2012·合肥月考)有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4V

2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)小電珠的U-I圖線。有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ)C．電流表(0～3A，電阻1Ω)D．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω)E．滑動(dòng)變阻器(5Ω，1A)F．滑動(dòng)變阻器(500Ω，0.2A)G．電源、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用__________，電流表應(yīng)選用__________。為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(用序號(hào)字母表示)。(2)請?jiān)诜娇騼?nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖?！咀灾鹘獯稹?/p>

_____________________________________________________________________________________(2)滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖如圖：接成相應(yīng)實(shí)物電路圖如圖。【答案】

(1)A

D

E

(2)見解析在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測得電流—電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：(1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因?！咀灾鹘獯稹?/p>

_____________________________________________________________________________________【解析】

(1)(2)電阻隨電流增大而增大電流很小時(shí)，燈絲溫度低，電阻變化不大；隨燈絲溫度升高快，電阻增大快；當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢?！敬鸢浮?/p>

見解析1．為探究小電珠L的伏安特性，連好如圖所示的電路后閉合開關(guān)，通過移動(dòng)變阻器的滑片，使小電珠中的電流由零開始逐漸增大，直到小電珠正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖象應(yīng)是圖中的(

)【答案】

C2．如圖所示為伏安法測電阻的一種常用電路，以下分析正確的是(

)A．此接法的測量值大于真實(shí)值B．此接法的測量值小于真實(shí)值C．此接法要求待測電阻值小于電流表內(nèi)阻D．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P應(yīng)處在最左端【答案】

AD3．在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，A1、A2、A3為三個(gè)相同規(guī)格的小電珠，這種小電珠的伏安特性曲線如圖乙所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后(

)A．通過A1的電流為通過A2的電流的2倍B．A1的電阻為7.5ΩC．A1消耗的電功率為0.75WD．A2消耗的電功率為0.375W【答案】

C4．(2013·臺(tái)州中學(xué)檢測)某同學(xué)測繪標(biāo)有“4.8V,0.3A”小燈泡的電功率隨電壓變化的圖象，要使小燈泡兩端電壓從0至4.8V連續(xù)變化，為了使測量盡可能地準(zhǔn)確，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，可供選擇的儀器還有(

)A．電流表：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1ΩB．電流表：量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2ΩC．電壓表：量程0～6V，內(nèi)阻約為2kΩD．電壓表：量程0～15V，內(nèi)阻約為4.5kΩE．滑動(dòng)變阻器：阻值范圍0～20Ω，額定電流2AF．滑動(dòng)變阻器：阻值范圍0～2kΩ，額定電流0.5AG．電池組：電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻約為1Ω(1)選用的器材代號(hào)為________；(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(3)如果根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)描出P-U圖線如圖所示，則小燈泡在1.5V電壓下的電阻值為R＝________Ω?！窘馕觥?/p>

(1)根據(jù)小燈泡的額定電壓為4.8V，額定電流為0.3A，電壓表選擇C，電流表選擇A。由于使小燈泡兩端電壓由0至4.8V連續(xù)變化，應(yīng)采用分壓電路，滑動(dòng)變阻器阻值不宜太大，應(yīng)選E；【答案】

(1)ACEG

(2)見解析(3)2.255．如圖所示器材為某同學(xué)測繪額定電壓為2.5V的小燈泡的I-U特性曲線的實(shí)驗(yàn)器材。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整。(2)開關(guān)S閉合之前，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于________。(選填“A端”、“B端”或“AB中間”)(3)實(shí)驗(yàn)中測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在下圖中畫出小燈泡的I-U特性曲線。(4)若已知小燈泡燈絲在27℃時(shí)電阻值約為1.5Ω，并且其電阻值與燈絲的熱力學(xué)溫度成正比，試估算該小燈泡以額定功率工作時(shí)燈絲的溫度約為________℃。(保留三位有效數(shù)字)【解析】

(1)對于小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，電流和電壓要從零開始調(diào)節(jié)，故本實(shí)驗(yàn)必須使用滑動(dòng)變阻器分壓式接法；由于小燈泡的電阻較小，實(shí)驗(yàn)室中的電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡的電阻，故采用電流表外接法進(jìn)行伏安法測電阻；在連接實(shí)物圖時(shí)要注意電表的量程與正負(fù)極。(2)在實(shí)驗(yàn)開始前要檢查電路的安全性，為了保護(hù)電流表和電壓表，需要將滑動(dòng)變阻器的分壓值調(diào)為零，即將滑片置于A位置。(3)如答案中圖所示?！敬鸢浮?/p>

(1)如圖所示(2)A端(3)如圖所示(4)1.64×103(1.58×103～1.65×103均對)6．(2012·安徽理綜)下圖為“測繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5V。(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，__________；②閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，____________；③斷開開關(guān)，……。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。(2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖?！窘馕觥?/p>

(1)①在分壓電路中為了保護(hù)燈泡所在支路，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器與燈泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零，因此滑片應(yīng)靠近左端。②必須測多組數(shù)據(jù)，并且使小燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，才能測繪小燈泡的伏安特性曲線。(2)見答案圖。【答案】

(1)①使它靠近變阻器左端的接線柱②增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓(2)如圖所示7．(2012·四川理綜)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：小燈泡L，規(guī)格“4.0V,0.7A”；電流表A1，量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω；電流表A2，量程0.6A，內(nèi)阻r2＝0.2Ω；電壓表V，量程3V，內(nèi)阻rV＝9kΩ；標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1Ω；標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻值3kΩ；滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍0～10Ω；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干。(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路