1、实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线,一、实验原理与操作,二、注意事项,1.电流表外接法：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.滑动变阻器应采用分压式连接,本实验要画出 I-U 图象，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.,3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的 a 端.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压.,三、误差分析,1.由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值.,2.测量时读数带来误差.,3.在坐标纸上描点、作
2、图带来误差.,【基础自测】,1.某同学在做测定小灯泡的伏安特性曲线实验中得到如下,一组 U 和 I 的数据：,(1)在图 S8-1 画出 I-U 图线.,图 S8-1,(2)从图线上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变,化情况是_.,(3)图线表明导体的电阻随温度升高而_.,解析：(1)根据 U、I 的数据，在坐标纸上找出对应的点，,连成平滑曲线，即 I-U 图线，如图 D42 所示.,图 D42,(2)在 I-U 图线中，任一点与坐标原点连线斜率的倒数即这灯泡电压与电流成正比，灯丝电阻不变；当 U1.40 V 时，斜率越来越小，其倒数越来越大，即灯丝电阻随电压增加而变大，或者说随温度升高
3、而变大.(3)从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大.,答案：(1)如图所示,(2)开始不变，后来逐渐变大,(3)增大,考点 1 实验原理与操作 【典题 1】(2018 届福建福州质检)某小组通过实验测绘一,个标有“5.0 V,7.5W”某元件的伏安特性曲线，电路图如图,S8-2 甲所示，备有下列器材：A.电池组(电动势为 6.0 V，内阻约为 1 )B.电压表(量程为 03 V，内阻 RV3 k)C.电流表(量程为 01.5 A，内阻约为 0.5 )D.滑动变阻器 R(最大阻值 10 ，额定电流 1 A)E.定值电阻 R1(电阻值为 1.5 k)F.定值电阻 R2(电阻值为 3 k)G
4、.开关和导线若干,(1)实验中所用定值电阻应选_(填“E”或“F”).(2)根据图甲电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整.,甲,乙,丙,图 S8-2(3)某次实验时，电压表示数指针位置如图丙所示，则电压表读数是_V；元件两端电压是_V.,解析：(1)电源电动势为 6 V，电压表量程为 3 V，内阻为3 k，则可将电压表扩大量程，串联一个大小为 3 k分压电阻后，量程扩大到 6V，则定值电阻应该选择 F.,(2)实物电路连接如图.,(3)某次实验时，电压表示数指针位置如图丙所示，则电压,表读数是 2.2 V；元件两端电压是 22.24.4 V.,(3) 2.20,4.4,答案：(1
5、)F (2)如图 D43 所示.图 D43,考点 2,数据处理与误差分析,A.电压表B.电流表C.电流表,(量程 3 V，内阻约 3 k)(量程 150 mA，内阻约 2 )(量程 500 mA，内阻约 0.6 ),D.滑动变阻器 R1(020 )E.滑动变阻器 R2(0100 )F.电源 E(电动势 4.0 V，内阻不计)G.开关 S 和导线若干H.待测灯泡 L(额定功率 0.75 W，额定电压未知),(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“ ”或“ ”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”).,(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压
6、由零缓慢地增加，当电压达到 1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当达到 2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面的表格中.,请你根据表中实验数据在图 S8-3 中画出灯泡的 U-I 图线.,图 S8-3,(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于 1.22 V，其原因是_,_.,解析：因为灯泡两端的电压要从零开始调节，故必须用分压法，因为是小电阻，故用外接法，根据测量数据可知通过灯泡的电流达到 310 mA，因此选用 ，分压法为调节方便选用小的滑动变阻器；先将测量数据描在 U-I 坐标系中，然后用平滑的曲线将各点连接；根据描得的图线可知当灯泡两端的电压
7、为2.5 V 时，灯泡的额定电流为 0.3 A，此时灯泡的额定功率为0.75 W；灯泡的电阻随温度的升高而增大，当灯泡两端的电压增大时，灯泡的温度也升高，故正常工作时的电阻大于常温下的电阻，根据额定功率计算额定电压时，得用正常工作时的电阻，不能用常温下的电阻.,答案：(1)如图 D44 甲所示.,R1,(2)如图 D44 乙所示.,(3)2.5(2.42.6 均正确) 灯泡的冷态,电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度的升高而变大),甲,乙,图 D44,方法技巧：在描点时，一是不要忘记(0,0)这个点；二是连线时用平滑的曲线连接，使尽量多的点落在曲线上，不在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧，
8、较远的点舍去；三是理解曲线斜率的意义，如果是 U-I 图象，则各点与坐标原点连线的斜率表示电阻，如果是 I-U 图象，则各点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数.,本实验可以从以下三个方面改进和创新：,(1)描绘二极管、电动机、太阳能电池在没有光照时的伏安,特性曲线.,(2)电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题.,考向 1,描绘二极管、电动机、太阳能电池在没有光照时,的伏安特性曲线【典题 3】(2018 届四川诊断性测试)某同学在做完“描绘小灯泡的伏安特性曲线”后，又对一个标有“6V 3.5 W”小电风扇电动机(线圈电阻恒定)的伏安特性曲线进行了研究，同研究小灯泡一样，要求电风扇电动机两端的电压能
9、从零逐渐增加到 6 V，实验室备有下列器材：A.电流表(量程：00.6 A，内阻约为 1 ；量程：03 A，内阻约为 0.1 )B.电压表(量程为 06 V，内阻几千欧),C.滑动变阻器 R1(最大阻值 10 ，额定电流 2 A)D.滑动变阻器 R2(最大阻值 1750 ，额定电流 0.3 A)E.电池组(电动势为 9 V，内阻小于 1 )F.开关和导线若干,甲,乙,图 S8-4,(1)实验中所用的滑动变阻器应选_(填“C”或“D”)，,电流表的量程应选_(填“I”或“”).,(2)请用笔画线代替导线将实物图甲连接成符合这个实验,要求的电路.,(3)闭合开关前，为防止电动机输入电压过高而损坏，
10、滑动,变阻器滑片 P 应滑到_(填“M”或“N”)端.,(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 P，改变加在电动机上的电压，实验中发现当电压表示数大于 1V 时电风扇才开始转动，电动机的伏安特性曲线如图乙所示，则电动机线圈的电阻为_，电动机正常工作时的机械功率为_W.(保留 2 位有效数字),(2)因为电压电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法.电路图如图所示.则可知对应的实物图如图所示；,图 S8-5,(3)闭合开关前，为防止电动机输入电压过高而损坏，滑动,变阻器滑片 P 应滑到 M 端.,答案：(1)C ,(2)如图 S8-
11、5 所示,(3)M,(4)2.5,2.6,考向 2,电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题,(1)实验要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压,进行测量，在虚线框内并画出实验电路原理图.,(2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图 S8-6 甲所示.,甲,乙,图 S8-6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 )和题给器材连接成如图乙所示的电路，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
12、功率为_W，最大功率为_W.(计算结果均保留 2 位小数),解析：(1)要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，实验电路原理图如图 S8-7 所示.,图 S8-7,消耗的功率最大.当滑动变阻器电阻值 R0 时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为 U3.67 V，I0.32 A，如图 S8-9 所示，最大的功率为 P2UI1.17 W.,图 S8-8,图 S8-9,(2)增大,增大,答案：(1)如图 S8-7 所示.(3)0.39 1.17,方法技巧：电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题：电源对电路中的小灯泡供电，显然路端电压与电路中电流满足关系,流经小灯泡的电流与其两端电压满足小灯泡的伏安特性曲线，两线的交点既符合闭合电路的欧姆定律，又满足小灯泡的伏安特性曲线的特点，即为所求的电流与电压值.,