描绘小灯泡伏安特性曲线

答案：(1)A (2)0～0.6 A
(3)2.4
3．用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将如图 所示中实物连线成为实验电路．
微安表μ A(量程200 μ A，内阻约200 Ω )； 电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ )； 电阻R0(阻值约20 kΩ )； 滑动变阻器R(最大阻值50 Ω ，额定电流1 A)； 电池组E(电动势3 V，内阻不计)； 开关S及导线若干．
(3)如图所示，用一个定值电阻R和 两个上述小电珠组成串并联 电路， 连接到内阻不计、电动势为3 V的 电源上．已知流过电阻R的电流是 流过电珠H2电流的两倍，则流过 电珠H1的电流约为________________ A. [解析] (1)从表中数据可看出，电珠两端电压可以从零开始调节， 这说明滑动变阻器应选用分压接法，故应选用甲图． (2) 在方格纸上根据 U － I 数据描点、连线，其U － I 图象如图．随U 和I的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其电 阻变大．
(3)因流过电阻R的电流是流过电珠H2电流的两倍，则流过灯H1的电 流是流过灯H2电流的3倍，而灯H1、H2两端的电压之和为3 V，在(2) 描出的 U­I 图象中，找出一个电流 I 对应的电压 U1 ，再找出 3I 对应 的电压U2，直到U1＋U2＝3 V为止． 最后得出结果，流过电珠L1的电流为0.21 A [答案] (1)甲 (2)U­I曲线见解析图 变大 (3)0.21
③若实验中要求电压从零开始连接可调，则必须采用分压式电路． ④两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式 接法电路简单、耗能低． 三、实验器材 小电珠(“4 V、0.7 A”或“3.8 V、0.3 A”)、4 V～6 V学生电源、 滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程， 采用电流表外接法，滑动变阻器 采用分压式接法，按右图的原理 图连接好实验电路．
(3)在 I－U 图象中，图线斜率逐渐减小，小电珠的 R 逐渐增大； U2 1 由 P＝ 知在 P－U2 图象中，图线的斜率 应逐渐减小，故 B 正确；由
R
R
P＝I2R 在 P－I2 图象中图线斜率 R 应逐渐增大，故 D 正确．
[答案] (1)R1 A2 (2)见解析图 (3)B、D
[例2] 表格中所列数据是测量小电珠U－I关系的实验数据：
解析：若电流表读数有显著变化，说明电压表内阻所分电流不能 忽略．由于电压表内阻是一大电阻，说明待测电阻较大，故应采 用内接法，P点应接b点．所以，选项B正确；若电压表读数有显著 变化，说明电流表内阻所分电压不能忽略．由于电流表内阻很小， 说明待测电阻较小，故应采用外接法， P 应接 a 点，所以选项 C 正 确． 答案：BC
(1)两种接法比较
方式 内容
限流接法
分压接法
对比说明
两种接法电路图
串、并联关 系不同
负载 R 上电压调 节范围 负载 R 上电流调 节范围 闭合 S 前触头位 置
RE ≤U≤E R＋R0 E E ≤I≤ R＋R0 R b端
0≤U≤E
E 0≤I≤ R a端
分压电路调 节范围大 分压电路调 节范围大 都是为了保 护电路元件
U( 0.100
1.0
1.5
2.0 0.195
2.5 0.205
3.0 0.215
I(A) 0.000 0.050
0.150 0.180
(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是下图中的 ________(选填“甲”或“乙”)；
(2)在下图所示的方格纸内画出小电珠的U－I曲线．分析曲线可知 小电珠的电阻值随I变大而________(选填“变大”、“变小”或 “不变”)；
4.在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．在坐标纸上 描出各组数据所对应的点．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． 5．拆除电路、整理仪器． 五、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，则电流示数过大． 2．测量时读数带来误差． 3．在坐标纸上描点、作图带来误差． 六、注意事项 1．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．本实验要作出U－I图象，要求测出一组包括零在内的电流、电 压值，故控制电路必须采用分压接法．
2 ．为测量“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了 以下器材： 电源：12 V，内阻不计； 电流表：量程0～0.6 A、0～3 A，内阻约为0.2 Ω 电压表：量程0～3 V、0～15 V，内阻约为15 kΩ 滑动变阻器：0～20 Ω ，允许最大电流1 A； 开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠上的电压可从0开始调 节．
3．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． 4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压． 5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两 侧，绝对不要画成折线． 七、实验改进 由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用 “DIS”数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如下图所示，电 流和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太 大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数 据进行自动取舍，再进行绘图，便得到小电珠的伏安特性曲线．
(2)限流电路、分压电路的选择原则： 限流式适合测量阻值小的电阻 (跟滑动变阻器的总电阻相比相差不 多或比滑动变阻器的总电阻还小)．分压式适合测量阻值较大的电 阻 ( 一般比滑动变阻器的总电阻要大 ) ．因为 Rx 很小，限流式中滑 动变阻器分得电压很大，调节范围越大．Rx很大，分压式中Rx几乎 不影响电压的分配，触头移动时，电压变化接近线性关系，便于 调节． ①若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻 值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压 表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式． ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电 路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上 的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路．
[解析] (1)为方便电路调节，滑动变阻器应选择 R1；小电珠正 常工作时 I 额＝0.3 A＝300 mA>100 mA，故电流表应选 A2. (2)因为要求小电珠上的电压从 0 开始增大，应选用分压电路； U 3.8 而小电珠正常工作时 R 灯＝ ＝ Ω ≈13 Ω ≪ RV＝5 kΩ ，故电流表 I 0.3 应选择外接法，其实验电路如图所示．
(二)描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的 1．描绘小电珠的伏安特性曲线． 2．分析伏安特性曲线的变化规律． 二、实验原理 1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的 电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条 平滑的曲线将这些点连接起来． 2．电流表外接：因为小电珠电阻很小，如果电流表内接，误差明 显较大． 滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化． 3．滑动变阻器的限流接法和分压接法
[例1] (2012年海淀模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实 验中，可供选择的实验仪器如下： 器材 小电珠 电压表V 规格 标有“3.8 V， 0.3 A”字样 量程0～5 V，内 阻约5 kΩ 量程0～100 mA， 内阻约为4 Ω 量程0～500 mA内 阻约0.4 Ω 器材 滑动变阻器R1 滑动变阻器R2 规格 最大阻值10 Ω 额 定电流1．0 A 最大阻值1 kΩ ， 额定电流0.5 A 电动势约为6 V， 内阻约为0.5 Ω
解析：由于 ＝0.5， ＝100， 可以看出 R0≫ RA，故采用电流表 内接法，画出电路原理图如图所示． 把实物与原理图结合起来完成连线， 注意电压表、电流表的正、负接线柱，保证电流从正接线柱进从 负接线柱出．连线如图：
RV R0
R0 RA
答案：见解析图
4．(2011 年高考福建理综)某同学在探究规格为“6 V、3 W”的 小电珠伏安特性曲线实验中： ①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻， 则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母) A．直流电压 10 V B．直流电流 5 mA C．欧姆×100 D．欧姆×1 ②该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中 R 为滑动变阻器 (阻值范围 0～20 Ω ，额定电流 1.0 A)，H 为待测小电珠， 为电压表 (量程 6 V，电阻 20 kΩ )， 为电流表(量程 0.6 A，内阻 1 Ω )，E 为电源(电动势 8 V，内阻不计)，S 为开关．
Ⅰ. 在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最 ________端；(填“左”或“右”) Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论 如何调节滑片 P ，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是 ________ 点至 ________ 点的导线没有连接好； ( 图甲中的黑色小圆 点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如 “__2__点至__3__点”的导线) Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小 电珠的电阻值随工作电压的增大而 ________ ．( 填“不变”、“增 大”或“减小”)
1.如右图所示，伏安法测电阻时， 为提高测量的精确度，可在连接 电路时，将电压表的一端P预留 出来，使P分别跟a、b两点接触 一下，同时注意观察电流表、 电压表的示数，则下面的决定正确的是( ) A．两次比较若电流表的示数变化显著，则P应接a点 B．两次比较若电流表的示数变化显著，则P应接b点 C．两次比较若电压表的示数变化显著，则P应接a点 D．两次比较若电压表的示数变化显著，则P应接b点
2 ．把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端，接线经检查无 误后，闭合开关S.
3．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，并将测量数据填入表格中，断开开关S.
U(V) I(A) U(V) I(A)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
(1)以上四个电路图你认为最合适的是_____________________
_____________________________________________________ ． (2)在本实验中，电流表的量程可选______________________
_____________________________________________________ ．
电流表A1
电流表A2
直流电源E
导线、 电键等
(1) 在 上 述 器 材 中 ， 滑 动 变 阻 器 应 选 ________ ； 电 流 表 应 选 ________．
(2) 在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电 路．
(3)利用实验中得到的实验数据在I－U 坐标系中，描绘出了如图所示的小电珠的 伏安特性曲线．根据此图给出的信息， 可以判断出图中正确的是(图中P为小电珠功率)
U2 36 解析：①因小电珠正常发光时的电阻 R＝ ＝ Ω ＝12 Ω ，小 P 3
电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响)，故用 多用电表测未接入电路的小电珠的电阻，应选 D.
②Ⅰ.在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值， 故应使滑片P置于最左端． Ⅱ.若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路． Ⅲ.在I­U图象中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的 倒数减小，所以电阻增大．
(3)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示，某次测量时， 电流表读数为0.40 A，此时小电珠的实际功率为________ W.
解析：(1)C 与 D 电路图不符合电压从 0 开始调节，由于小电珠的 电阻远小于电压表内阻，故电流表应采用外接法，应选 A. 5 (2)小电珠的额定电流为 I＝ A， 故电流表量程应选择 0～0.6 A. 12 (3)当电流表读数为 0.40 A，由图象可读出电压为 6.0 V，故小电 珠实际功率 P＝0.40×6.0 W＝2.4 W.