2024届高考物理一轮复习讲义：电学实验专题（三）描绘小灯泡的伏安特性曲线

描绘小电珠的伏安特性曲线 一、基本实验要求 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 器材 选择方法 电流表和电压表 已知灯泡的额定功率与大约阻值 由与估算灯泡两端的电压与通过其中的电流最大值,再确定需选用的电压表与电流表的量程. 注:需保证电表读数至少能达到满偏的三分之一以上. 灯泡的规格未给定 ①从给定电源的电动势估测灯泡的最大电压,以此确定电压表的量程; ②从选定的电压表量程或电源电动势(二者中较小者)及灯泡的大约阻值来估算通过灯泡的电流最大值,从而选择电流表的量程; 注:若灯泡的阻值较小,估算电流时还需考虑电流表内阻带来的影响. 题目中已有测出的数据表或图像 电压表或电压表的量程应大于表格或图像中所给数据的最大值. 定值电阻 给定的电表量程太小不满足测量要求 需考虑电表的扩程,可以考虑将已知内阻的电表与阻值已知的定值电阻进行串联可以改装成大量程的电压表,与阻值已知的定值电阻进行并联可以改装成大量程的电流表. 保护电阻的选择 ①针对电源的保护电路:一般情况下保护电阻，(为电源电动势，为最大允许的放电电流),同时需注意保护电阻的最大允许电流应不小于电源的最大放电电流 ②针对电流表的保护电阻:需保证保护电阻(为其两端可获得的最大电压,为满偏电流) ③针对电路中其他部分的阻值:保护电阻的阻值可比计算值略小一些. 滑动变阻器 因为电压需要从0开始调节，所以只能用分压式接法 选用最大阻值相比待测电阻较小、额定电流较大的滑动变阻器 5.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． 6. 非线性元件实际功率的求解技巧 1.若该元件直接接在电源两端,一般是在该元件的伏安特性曲线中作出电源的路端电压随电流变化的关系图线,得到两图线的交点对应的、值,再利用即可求出该元件的实际功率. 2.若元件与某定值电阻串联后,再接入电源两端,则可将该定值电阻和电源等效为电源电动势为、内电阻为的电源再进行分析. 二、针对练习 1、某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求实验尽量准确．可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有： 电压表V，量程0～5 V，内阻约5 kΩ 电流表A1，量程0～500 mA，内阻约0.5 Ω 电流表A2，量程0～100 mA，内阻约4 Ω 滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A 滑动变阻器R2，最大阻值100 Ω，额定电流1.0 A 直流电源E，电动势约6 V，内阻可忽略不计 (1)上述器材中，电流表应选________，滑动变阻器应选________(填写所选器材的字母符号)． (2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的两项问题： ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________(选填“增大”或“减小”或“不变”) (4)该同学完成实验后又