内容正文:
实验十三 描绘I -U特性曲线
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1.实验目的
(1)会选择实验器材、控制电路及测量电路。
(2)会根据电路进行正确的实物连线。
(3)会实验操作并描绘出小电珠的伏安特性曲线。
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2.实验原理
(1)实验原理图:如图甲。
(2)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I -U图像。
(3)图线的斜率反映电流与电压的关系。
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3.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。
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4.实验步骤
(1)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。
(2)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。
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1.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。
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2.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最左端。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。
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3.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。
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命题点一 教材原型实验
角度1 实验原理与操作
典例1 (2021·河北卷)某同学研究小灯泡的伏安特性,实验室提供的器材有:小灯泡(6.3 V,0.15 A)、直流电源(9 V)、滑动变阻器、量程合适的电压表和电流表、开关和导线若干。设计的电路如图1所示。
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(1)按照图1,完成图2中的实物连线。
[答案] 图见解析
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[解析] (1)根据电路图连接实物图如图所示。
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(2)按照图1连线后,闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原因可能是________(单项选择,填正确答案标号)。
A.电流表短路
B.滑动变阻器的滑片接触不良
C.滑动变阻器滑片的初始位置在b端
C
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[解析] (2)小灯泡闪亮一下后熄灭,灯丝被烧断,说明通过小灯泡的电流过大,电流表的内阻很小,故电流表短路不会使通过小灯泡的电流过大,A错误;滑动变阻器的滑片接触不良不会使通过小灯泡的电流过大,B错误;滑动变阻器滑片的初始位置在b端时,小灯泡两端的电压过大,通过小灯泡的电流过大,C正确。
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(3)更换小灯泡后,该同学正确完成了实验操作,将实验数据描点作图,得到I-U图像,其中一部分如图3所示。根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________Ω (保留3位有效数字)。
27.0
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角度2 数据处理与分析
典例2 (2023·四川德阳模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率为0.5 W,此外还有以下器材可供选择:
A.直流电源3 V(内阻不计);
B.直流电流表A1:量程0~300 mA(内阻约为5 Ω);
C.直流电流表A2:量程0~3 A(内阻约为0.1 Ω);
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