专题实验9　描绘小电珠的伏安特性曲线-备战2023年高考物理实验专题突破

备战2023年高考物理实验专题突破 实验09 描绘小电珠的伏安特性曲线 思维突破 原型突破 重点讲析 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 (1)连接电路：用导线进行实物连线 (2)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，填入自己设计的表格中 (3)画图象：画I－U图线 二、数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。 (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。 三、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 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。 四、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、作图带来误差。 【例1】（2022·广东惠州·二模）在用伏安法测量金属丝的电阻（约为10Ω），并描绘出该金属丝伏安特性曲线的实验中，备有下列器材： A．量程为0 ~ 0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表； B．量程为0 ~ 3A，内阻约为0.1Ω的电流表； C．量程为0 ~ 3V，内阻约为6kΩ的电压表； D．量程为0 ~ 15V，内阻约为30kΩ的电压表； E．阻值为0 ~ 1kΩ，额定电流约为0.5A的滑动变阻器； F．阻值为0 ~ 10Ω，额定电流约为2A的滑动变阻器； G．蓄电池电压5V； H．开关一个，导线若干。 （1）为了尽可能提高测量精度，且要求测量多组实验数据，电流表应选用_______；电压表应选用_______；滑动变阻器应选用_______。（只填字母代号） （2）在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图。_______ 【答案】     A     C     F     【解析】（1）[1][2][3]电源电动势为5V，选0 ~ 15V量程的电压表读数误差较大，电压表应选C。通过电阻丝的最大电流约为 电流表应选A；为方便实验操作，滑动变阻器应选F。 （3）[4]电压从0开始测量，滑动变阻器应采用分压接法 则电流表应采用外接法，实验电路图如图所示 【例2】（2022·江苏连云港·二模）小芳同学想利用实验室的器材描绘出某电风扇的伏安特性曲线。她通过说明书得到电风扇的额定电压为5.0V，额定功率约为2.5W。器材有： 电源E：电动势为6.0V，内阻忽略不计 电流表A1：量程0.6A，内阻约为10Ω 电流表A2：量程100mA，内阻为r2=4Ω 定值电阻R1=10Ω 定值电阻R2=50Ω 滑动变阻器R3：最大阻值10Ω，最大电流0.5A 滑动变阻器R4：最大阻值3Ω，最大电流3A 滑动变阻器R5：最大阻值100Ω，最大电流3A 开关、导线等。 （1）滑动变阻器应选用______（选填“R3”“R4”或“R5”）；为了精确测量数据，选用定值电阻_______（选填“R1”或“R2”），将电流表A2改装成电压表使用。 （2）请根据选用的实验器材设计实验电路，将最优电路设计图画在图甲虚线方框内，电风扇符号用M表示，需在图中标上所用元件对应的符号________。 （3）小芳在实验中发现，小电风扇在电流较小时不能转动。她多次测量描绘出I2一I1图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数，I2为电流表A2的读数。当I1为0.10A，I2为10mA时，小电风扇的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。 （4）从小芳描绘的I2一I1图像可以看出，随着I2的不断增大，I1先增大到某值时突然减小，造成这种现象的原因是______。 【答案】     R4     R2          6.0     电动机突然开始转动，产生了反电动势 【解析】（1）[1]电风扇的额定电压为 额定功率为 电风扇的额定电流为 由于要描绘出这台电风扇的伏安特性曲线，电压需要从0调节，滑动变阻器采用分压式，使得串联接入电路部分的电流有可能大于0.5A，所以为了防止滑动变阻器烧坏且操作方便，滑动变阻器选； [2]通过电流表A2与电阻串联改装成电压表，因电压调节范围为0～5.0V，需要串联的电阻阻值为 所以选取固定电阻 改装成电压表，其量程为 （2）[3]因为电压需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，因此电流表采用外接法，电路图如图所示 （3）[4]小电风扇在电流表读数小时电风扇不能转动，属于纯电阻电路，实验数据得知为0.10A时，为 小电风扇的电阻为 （4）[5]小电风扇在电流较小时不能