内容发布更新时间 : 2024/9/18 12:57:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线

1．实验原理

(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图像； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系． 2．实验器材

小电珠“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔． 3．实验步骤

(1)画出电路图(如图1甲所示)．

图1

(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路．

(3)测量与记录

移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)数据处理

①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系． ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．

③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线． 4．实验器材选取

(1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求

①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6A.

②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． 1

④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．

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⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用总阻值与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用总阻值较小的滑动变阻器．

1．注意事项 (1)电路的连接方式：

①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为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接法：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，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝． (3)I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差． 2．误差分析

(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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、作图带来误差．

命题点一 教材原型实验

例1 (2017·全国卷Ⅰ·23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表

(量程3V，内阻3kΩ)；电流表

(量程0.5A，内

阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．

(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框中画出实验电路原理图．

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图2(a)所示．

图2

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4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)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，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留两位小数) 答案 (1)见解析图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17

解析 (1)电压表量程为3V，要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变

U3.8RLRV

阻器采用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝＝Ω＝11.875Ω，因＜，故电流表用外接I0.32RARL

法，实验电路原理图如图所示．

(2)由IU图像知，图像中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρ知，灯丝的电阻率增大．

(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E0＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示．

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