实验08　描绘小电珠的伏安特性曲线-备战2021届高考物理实验专训

实验八　描绘小电珠的伏安特性曲线 【实验要求】 一、实验目的 1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式． 2．掌握伏安特性曲线的描绘方法． 3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线． 二、实验原理 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U－I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． 三、实验器材 小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．画出电路图(如实验原理图所示)． 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实验原理图所示的电路． 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，就得到小电珠的伏安特性曲线． 【方法规律】 一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较 电路图 负载R上电压 的调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E 负载R上电流 的调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 二、两种接法的选择 1．限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压． 2．要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法． 三、误差分析 1．电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大． 2．测量时读数带来误差． 3．在坐标纸上描点、作图带来误差． 四、注意事项 1．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接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化． 3．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零的一端． 4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压． 【考点剖析】 考点一　器材、电路的选择和数据分析 例1、要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小电珠的伏安特性曲线，电珠两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有： 电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电键一个、导线若干． (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)． A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω， 额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)． (3)实验得到小电珠的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小电珠接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小电珠消耗的功率是________W. 【解析】　(1)测绘小电珠的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的A. (2)因为小电珠两端的电压由零逐渐增加到3 V，故滑动变阻器应采用分压接法．电珠的电阻R＝＝15 Ω，额定电流I＝＝0.2 A，由R＝15 Ω<＝ Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B. (3)在电珠的I－U图上作出电源的I－U图线，交点坐标即为这个电源给这个电珠供电时的电压和电流，此时P电珠＝IU＝0.10×1.0 W＝0.1 W. 【答案】　(1)A　(2)B　(3)0.1 考点二　对电路的连接和实验原理的考查 例2、在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I－U坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图甲所示． (1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路． (2)根据图甲所示，可确定小电珠的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________． (3)将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路．电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 Ω.若电路中的电流为0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为________W. 【解析】　(1)由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小电珠电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法． (2)随着电压或电流的增大，小电珠的电阻增大，小电珠的电功率与电压或电流的关系分别为P＝或P＝I2R，所以P－U2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠电阻的倒数)应不断减小，P－I2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠的电阻)不断增大，D正确． (