电学实验1：描绘小灯泡伏安特性曲线-备战2023高考物理实验知识讲解+突破训练（全国通用）

实验一：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图象； (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“3.8 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． 3．实验步骤 (1)画出电路图(如图甲所示)． (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0.6 A. 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． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上． ⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器． 1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较 两种接法的电路图 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≤ 2.两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)． (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)． 3．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(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A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＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差． 4．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． 1．某课外兴趣小组要描绘一个标有“4.8V，2.4W”的小灯泡的伏安特性曲线，部分实验器材如下：直流电源E（6V，内阻可不计）、电流表A（0~0.6A，内阻约为0.4Ω）、电压表V（0~3V，内阻为1kΩ）、开关和导线若干、滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）、滑动变阻器R2（0~150Ω，额定电流2A） （1）由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为0~6V，该电压表应串联的分压电阻的阻值为R0=______Ω，找到符合要求的电阻R0后，该小组的同学将题给的电压表（表盘未改动）与分压电阻R0串联，改装成量程为0~6V的电压表后，设计了图甲的电路来描绘该小灯泡的伏安特性曲线，为减小测量误差和便于实验操作，滑动变阻器应选用______； （2）请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图； （3）连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到零，可能的原因为______（选填“ab断路”“ac断路”“de断路”或“be短路”）； （4）排除故障后，通过电压表和电流表所读的数据在I—U坐标系中描点连线，得到的I—U曲线如图丙，当流过电流表的电流为0.2A时，小灯泡的电阻为______Ω（保留两位有效数字）。 2．某小组通过实验测绘一个标有“5.0V    7.0W”某元件的伏安特性曲线，电路图如图甲所示，备有下列器材： A．电池组（电动势为6.0V，内阻约为0.5Ω） B．电压表（量程为0～3V，内阻RV=3kΩ） C．电流表（量程为0～1.5A，内阻约为0.5Ω） D．滑动变阻器R（最大阻值5Ω） E．定值电阻（电阻值为3kΩ） F．定值电阻（电阻值为1.5kΩ） G．开关和导线若干 （1）实验中所用定值电阻应选___________（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_______。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