《物理總第八章 恒定電流 實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理總第八章 恒定電流 實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線注意事項注意事項1. .電流表外接法：電流表外接法：本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。因此測量電路必須采用電流表外接法。2. .滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接本實驗要作出本實驗要作出IU圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。3.保護(hù)元件安全：保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于
2、圖中的片應(yīng)位于圖中的a端。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額端。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。定電壓。誤差分析誤差分析1. .由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值。電流值大于真實值。2. .測量時讀數(shù)帶來誤差。測量時讀數(shù)帶來誤差。3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差。在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差。熱點(diǎn)一教材原型實驗熱點(diǎn)一教材原型實驗【例【例1】有一個小電珠上標(biāo)有有一個小電珠上標(biāo)有“4 V2 W”的字樣，現(xiàn)在要
3、用的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個電珠的伏安法描繪這個電珠的IU圖線。有下列器材供選用：圖線。有下列器材供選用：A. .電壓表電壓表(05 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻10 k)B. .電壓表電壓表(010 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻20 k)C. .電流表電流表(00.3 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻1 )D. .電流表電流表(00.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.4 )E. .滑動變阻器滑動變阻器(5 ，1 A)F. .滑動變阻器滑動變阻器(500 ，0.2 A)(1)實驗中電壓表應(yīng)選用實驗中電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用，電流表應(yīng)選用_。(用序用序號字母表示號字母表示)(2)為使實驗誤差盡量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組為使實驗誤差盡
4、量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選用數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選用_。(用序號字母表示用序號字母表示)(3)請在虛線框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖，并把圖請在虛線框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖，并把圖1中所示的中所示的實驗器材用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。實驗器材用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。圖圖1(2)由題意可知，電壓從零開始變化，并要求多測幾組數(shù)據(jù)，由題意可知，電壓從零開始變化，并要求多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器，故選小的滑動變阻器，故選E。答案答案(1)AD(2)E(3)圖
5、見解析圖見解析1. .滑動變器的選?。夯瑒幼兤鞯倪x取：在分壓電路中，一般選用全電阻小在分壓電路中，一般選用全電阻小于用電器電阻的滑動變阻器。在限流電路中，一般選于用電器電阻的滑動變阻器。在限流電路中，一般選用全電阻和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動變阻用全電阻和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動變阻器。器。2.滑動變阻器的兩種連接方式滑動變阻器的兩種連接方式3.兩種接法的適用條件兩種接法的適用條件(1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小阻還小)。(
6、2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動一般比滑動變阻器的最大電阻要大變阻器的最大電阻要大)。(3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法。式接法。【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練1】(2017全國卷全國卷，23)某同學(xué)研究小燈泡的伏某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓額定電壓3.8 V，額定電，額定電流流0.32 A)；電壓表；電壓表 (量程量程3 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻3 k)；電流表；電流表 (量程量程0.5 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.5 )；固定電阻；固定電阻R0
7、(阻值阻值1 000 )；滑動變阻器；滑動變阻器R(阻值阻值09.0 )；電源；電源E(電動勢電動勢5 V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計)；開關(guān)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。導(dǎo)線若干。(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖。行測量，畫出實驗電路原理圖。(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2 a所示。所示。圖圖2由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_(填填“增增大大”“不變不變”或或“減小減小”)，燈絲的電阻率，燈絲的電阻率_(填填“增大增大”“
8、不變不變”或或“減小減小”)。(3)用另一電源用另一電源E0(電動勢電動勢4 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻1.00 )和題給器材連接成和題給器材連接成圖圖b所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)的實際功率。閉合開關(guān)S，在，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為功率為_ W，最大功率為，最大功率為_ W。(結(jié)果均保留兩結(jié)果均保留兩位小數(shù)位小數(shù))(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值最大為當(dāng)滑動變阻器的阻值最大為9.0 時，電路中的電流最小，時，電路中的電流最小，燈泡實際功率最小，由燈泡實際功率最小，由EUI(Rr)得得U
9、10I4，作出，作出圖線圖線如圖所示。如圖所示。答案答案(1)見解析見解析(2)增大增大增大增大(3)0.39 W1.17 W2.實驗對象的變遷實驗對象的變遷熱點(diǎn)二實驗拓展創(chuàng)新熱點(diǎn)二實驗拓展創(chuàng)新以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。1. .以實驗原理及實驗方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的以實驗原理及實驗方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。關(guān)系。3. .數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)采用采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進(jìn)
10、行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。數(shù)字化實驗系統(tǒng)進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理?！纠纠?】如圖】如圖3甲所示為某同學(xué)實驗得到的小燈泡燈絲電阻的甲所示為某同學(xué)實驗得到的小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖。關(guān)系曲線圖。(1)在圖乙中畫出實驗電路圖在圖乙中畫出實驗電路圖(根據(jù)該電路圖可得到根據(jù)該電路圖可得到UI關(guān)系的關(guān)系的完整曲線完整曲線)，可用的器材有：電壓傳感器、電流傳感器、滑動，可用的器材有：電壓傳感器、電流傳感器、滑動變阻器變阻器(變化范圍變化范圍050 )、電動勢為、電動勢為6 V的電源的電源(不計內(nèi)阻不計內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。圖圖3圖圖4 (2)如果將該小燈泡分別接入圖如
11、果將該小燈泡分別接入圖4甲、乙兩個不同電路，其中甲、乙兩個不同電路，其中甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動勢為每節(jié)干電池的電動勢為1.5 V，內(nèi)電阻為，內(nèi)電阻為1.5 ，定值電阻，定值電阻R18 。則接入。則接入_(填填“甲甲”或或“乙乙”)電路時，小燈泡較亮些。電路時，小燈泡較亮些。(3)在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為_W。(4)若將電路乙中的電阻若將電路乙中的電阻R替換為另一個完全相同的小燈泡，其替換為另一個完全相同的小燈泡，其他條件不變，則此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為他條件
12、不變，則此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為_W。解析解析由于要畫出由于要畫出UI關(guān)系的完整曲線，必須用分壓接法畫出實關(guān)系的完整曲線，必須用分壓接法畫出實驗電路圖。分別在小燈泡燈絲電阻的驗電路圖。分別在小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖上畫出電源關(guān)系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系的曲線交點(diǎn)即為關(guān)系的曲線交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。顯然接入圖工作點(diǎn)。顯然接入圖4甲電路時，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些。甲電路時，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些。在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為PUI10.15 W0.15 W。若將電路乙中的電阻若將電路
13、乙中的電阻R替換為另一個完全相同的小燈泡，其他條件替換為另一個完全相同的小燈泡，其他條件不變，可等效為電動勢為不變，可等效為電動勢為2.25 V、內(nèi)阻為、內(nèi)阻為2.25 的電池連接一個燈的電池連接一個燈泡，在小燈泡燈絲電阻的泡，在小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖上畫出電源關(guān)系曲線圖上畫出電源(電動勢電動勢2.25 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻2.25 )的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系關(guān)系曲線交點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值為電源輸出電流曲線交點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值為電源輸出電流I0.26 A，此時電源內(nèi)，此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為部的發(fā)熱功率為PI2r0.2624.5 W0.30 W。
14、答案答案(1)實驗電路圖如圖所示。實驗電路圖如圖所示。(2)甲甲(3)0.15(4)0.30【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練2】2016天津理綜，天津理綜，9(3)某同學(xué)想要描繪標(biāo)有某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V，0.3 A”字樣小燈泡字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：還有：電壓表電壓表V1(量程量程03 V，內(nèi)阻等于，內(nèi)阻等于3 k)電壓表電壓表V2(量程量程015 V，內(nèi)阻等于，內(nèi)阻等于15 k)電流表電流表A1(量程量程0200 mA，內(nèi)阻等
15、于，內(nèi)阻等于10 )電流表電流表A2(量程量程03 A，內(nèi)阻等于，內(nèi)阻等于0.1 )滑動變阻器滑動變阻器R1(010 ，額定電流，額定電流2 A)滑動變阻器滑動變阻器R2(01 k，額定電流，額定電流0.5 A)定值電阻定值電阻R3(阻值等于阻值等于1 )定值電阻定值電阻R3(阻值等于阻值等于1 )定值電阻定值電阻R4(阻值等于阻值等于10 )定值電阻定值電阻R5(阻值等于阻值等于1 k)電源電源E(E6 V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計)(1)請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁。旁。(2)該同學(xué)描繪出的該同學(xué)描繪出的IU圖象應(yīng)是下
16、圖中的圖象應(yīng)是下圖中的_。答案答案(1)如圖所示如圖所示(2)B1.如圖如圖5是小紅同學(xué)在做是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實驗的實物連接圖。實物連接圖。圖圖5圖圖6(1)根據(jù)圖根據(jù)圖5在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖；在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖；(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖6中中的、所示，電流表量程為的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為，電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為：。所示讀數(shù)為：_、_、_、_。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為_和和_。解析解析(1)描繪小燈
17、泡的伏安特性曲線需要測量電壓范圍大，描繪小燈泡的伏安特性曲線需要測量電壓范圍大，變阻器用分壓接法，小燈泡電阻比較小，電流表要外接，電變阻器用分壓接法，小燈泡電阻比較小，電流表要外接，電路圖如圖所示。路圖如圖所示。答案答案(1)見解析見解析(2)0.10 A(0.100.02均可均可) 0.24 A2.00 V0.27 V(0.270.01均可均可)；8.3 (8.30.1均可均可)2.7 (2.70.1均可均可)2.某實驗小組的同學(xué)在學(xué)校實驗室中發(fā)現(xiàn)一電學(xué)元件，該電學(xué)元某實驗小組的同學(xué)在學(xué)校實驗室中發(fā)現(xiàn)一電學(xué)元件，該電學(xué)元件上標(biāo)有件上標(biāo)有“最大電流不超過最大電流不超過6 mA，最大電壓不超過，
18、最大電壓不超過7 V”，同學(xué)，同學(xué)們想通過實驗描繪出該電學(xué)元件的伏安特性曲線，他們設(shè)計的們想通過實驗描繪出該電學(xué)元件的伏安特性曲線，他們設(shè)計的一部分電路如圖一部分電路如圖7所示，圖中定值電阻所示，圖中定值電阻R1 k，用于限流；，用于限流；電流表量程為電流表量程為10 mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為5 ；電壓表；電壓表(未畫出未畫出)量程為量程為10 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10 k；電源電動勢；電源電動勢E為為12 V，內(nèi)阻不計。，內(nèi)阻不計。圖圖7(1)實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：A. .阻值阻值0200 ，額定電流，額定電流0.3 AB. .阻值阻值020 ，額
19、定電流，額定電流0.5 A應(yīng)選的滑動變阻器是應(yīng)選的滑動變阻器是_(填填“A”或或“B”)。正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：12345678910U/V0.00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.40I/mA0.00 0.00 0.00 0.06 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50(2)由以上數(shù)據(jù)分析可知，電壓表應(yīng)并聯(lián)在由以上數(shù)據(jù)分析可知，電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與與_之間之間(填填“O”或或“P”)；(3)將電路圖在虛線框中補(bǔ)充完整；將電路圖在虛線框中補(bǔ)充完整；( 4 ) 從 表 中 數(shù) 據(jù) 可 知 ，
20、該 電 學(xué) 元 件 的 電 阻 的 特 點(diǎn) 是 ：從 表 中 數(shù) 據(jù) 可 知 ， 該 電 學(xué) 元 件 的 電 阻 的 特 點(diǎn) 是 ：_。(3)描繪伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻描繪伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，由器應(yīng)采用分壓接法，由(2)可知，電流表采用內(nèi)接法，實驗電可知，電流表采用內(nèi)接法，實驗電路圖如圖所示：路圖如圖所示：解析解析(1)滑動變阻器滑動變阻器A允許的最大電壓為允許的最大電壓為0.3200 V60 V12 V，滑動變阻器，滑動變阻器B兩端所能加的最大電壓為兩端所能加的最大電壓為0.520 V10 V12 V，為保證安全，滑動變阻器
21、應(yīng)選，為保證安全，滑動變阻器應(yīng)選A。(4)由表中實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)元件兩端的電壓小于由表中實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)元件兩端的電壓小于6 V時，電路電時，電路電流很小，幾乎為零，由歐姆定律可知，元件電阻非常大，不導(dǎo)流很小，幾乎為零，由歐姆定律可知，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端電壓大于電；當(dāng)元件兩端電壓大于6 V時，隨著電壓的升高電流迅速增大，時，隨著電壓的升高電流迅速增大，電壓與電流的比值減小，電阻變小。電壓與電流的比值減小，電阻變小。答案答案(1)A(2)P(3)電路圖見解析圖電路圖見解析圖(4)當(dāng)元件兩端的電壓當(dāng)元件兩端的電壓小于小于6 V時，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端電壓大于時，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端電壓大于6 V時，隨著電壓的升高而電阻變小時，隨著電壓的升高而電阻變小
物理總第八章 恒定電流 實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線
