选修3-1 第七章 实验八

电流表A1,量程3 A,内阻约为0.1 Ω ; 电流表A2,量程0.6 A,内阻r2=0.2 Ω ; 电压表V，量程3 V，内阻rV=9 kΩ ；
标准电阻R1,阻值1 Ω ;
标准电阻R2，阻值3 kΩ ; 滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω ;
学生电源E，电动势6 V，内阻不计； 开关S及导线若干。 (1)甲同学设计了如图甲所示的电路来进行测量，当通过L的电 流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，
时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏。 2.I-U图线在U=1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V 左右 要多测几组数据，以防出现很大误差。 3.误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线。 4.建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选 取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标
此时L的电阻为
Ω。
(2)乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表指 针指在最大刻度时，加在L上的电压值是 V。
【解析】(1)由题意可知电压表的满偏电压为3.0 V，则图示
电压为2.3 V，所以L的电阻为 R U 2.3 5 。
I 0.46
(2)由题意可知电压表的满偏电压为3.0 V，则通过电压表的 电流为 I U1 3.0 A 1 mA，此时通过定值电阻R2的电流也 是 I 1 mA， 则定值电阻R2两端的电压为 U 2 IR 2 1 mA 3 000
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对实验原理、注意事项的考查
【典例1】(2012·安徽高考)如图为“测绘小灯泡伏安特性曲
线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V。
(1)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片, ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片, 。 。
③断开开关„„根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏 安特性曲线。 (2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
U2 (3)电珠内阻 R 电压表内阻远大于电珠内阻，应采 8 ， P
用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示。
答案：(1)A
D
(2)E
(3)见解析
【高考题组】
4.(2012·四川高考)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安 特性曲线，可供选用的器材如下： 小灯泡L，规格“4.0 V 0.7 A”；
实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
【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。 【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起来。
2.电流表外接
因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大； 滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化。 3.滑动变阻器两种接法的对比 方式 内容
珠的伏安特性曲线。
【误差分析】 1.系统误差 由于电压表、电流表不是理想电表，电表内电阻对电路的影响 带来的误差。 2.偶然误差 (1)电压表、电流表的读数带来的误差。
(2)在坐标纸上描点、作图带来的误差。
【注意事项】 1.闭合开关S前，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0
的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化，同
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)，L为待测小电珠， 1 Ω ),E为电源(电动势8 V， 为
电压表(量程6 V，内阻20 kΩ )，为电流表(量程0.6 A,内阻
E 0I R
闭合S前触 头位置
b端
a端
4.分压和限流电路的选择原则
(1)若采用限流式接法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(或电 压)，此时，则必须选用分压式电路。 (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，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻
(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表
倍率的电阻挡
(请选填“×1”“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分 别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为 Ω。
(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成
实物图丙中的连线。
(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于 小电珠亮度增加，P应由中点向 端滑动。 端，为使
(4)如表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实 验图像，必须在相邻数据点 间多测几组数据(请选填
“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”)。 数据点 U/V I/A a 0.00 0.000 b 0.50 0.122 c 1.00 0.156 d 1.50 0.185 e 2.00 0.216 f 2.50 0.244
【标准解答】(1)因为小电珠的电阻比较小，故应该选“×1”
倍率，由题图读得电阻为7.5 Ω。
(2)因为小电珠的电阻比较小，
故伏安法测量时应该用电流表
外接法，测量的电压应该从零 开始，故滑动变阻器要用分压 式接法，实物连接如图所示。
(3)开关闭合前滑片P应置于a端，为了使小电珠亮度增加，应 使滑片从中点向b端滑动。 (4)ab之间电流增加了0.122 A，其他段电流依次增加了0.03 A 左右，所以需要在ab之间将电流分为0.030 A、0.060 A、 0.090 A，分别测出相应的电压值。
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；
(选填“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
【标准解答】(1)①开关闭合前应使小灯泡两端的电压为0，所
以应使滑动变阻器的滑片滑至最左端。②实验中要测出多组小 灯泡两端的电压和电流值，因此闭合开关后，逐渐移动变阻器 的滑片，增加小灯泡两端的电 压，记录电压表和电流表的多 组读数，电压表的读数不应超 过2.5 V。
(2)根据实物图画出电路图如图：
U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
I/A
U/V I/A 4.拆除电路，整理仪器。 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8
二、数据处理
1.在坐标纸上以U为横轴， 锦囊妙诀：电路连接是关键， 以I为纵轴，建立坐标系。 先串后并把线连，滑动变阻 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 要分压，A表外接减误差，电 压从零开始变，I-U坐标连曲 线，要对图线细研究，得出规 律记心间。
上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路。
(3)若实验中要求电压从零开始调节，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、能耗低。
【实验器材】
小电珠(3.8 V，0.3 A)或(2.5 V，0.6 A)一个、电压表
(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动 变阻器(最大阻值20 Ω )一个、学生低压直流电源(或电池 组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。
3 3
rV 9 000 3
=1.0V，所以灯泡L两端的电压为U=U1+U2=4.0 V。 答案：(1)5 (2)4
5.(2011·福建高考)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)
【解析】(1)因电珠的额定电压为4 V，为保证安全，选用的电 压表量程应稍大于4 V，但不能大太多，量程太大则示数不准
确，故只能选用0～5 V的电压表，故选A。由P=UI得，电珠的
额定电流 I P 0.5 A， 故应选择0～0.6 A量程的电流表，故选 D。
U
(2)由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故 只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的 滑动变阻器，故选E。
D.滑动变阻器A端接触不良
【解析】选C。由题图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片
时，因电流表示。若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错。
若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数
均变，故D错。若电珠内短路则电珠两端电压为零，电压表指 针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选C。
F.滑动变阻器(500 Ω ，0.2 A)
(1)实验中电压表应选用 (用序号字母表示) ，电流表应选用 。
(2)为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几 组数据，滑动变阻器应选用 (用序号字母表示)。
(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的 实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
2.(2013·厦门模拟)在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中， 可以同时测定小电珠的功率和电阻。 (1)测得的小电珠的功率与实际的功率相比较，测量功率( A.总偏大 C.无误差 B.总偏小 D.都有可能 ) )
(2)小电珠的电阻的测量值与实际值相比较(
A.偏大
C.有时偏大，有时偏小
B.偏小
D.都有可能
纸。
【实验改进】 1.数据处理方式的改进 采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。
2.与原数据处理方式的比较 (1)原方案： ①优点：由学生读出电压表、电流表的数据，并亲自动手绘出
伏安特性曲线，可锻炼学生的读数、动手操作能力。