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1、實驗八 描繪小電珠的伏安特性曲線目錄課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實課堂互動考點突破課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實【實驗?zāi)康摹?描繪小電珠的伏安特性曲線。2分析曲線的變化規(guī)律。【實驗原理】1描繪小電珠的伏安特性曲線用電流表測出流過小電珠的電流,用電壓表測出小電珠兩端的電壓,測出多組(U,I)值,在IU坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點,用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來,就得到小電珠的伏安特性曲線。2滑動變阻器的限流接法和分壓接法(1)兩種接法比較(2)分壓和限流電路的選擇原則(3)兩種接法的適用情況若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求,即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時,待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測
2、電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式電路。若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時,待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時,應(yīng)改用分壓式電路。若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式電路。兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因為限流式接法電路簡單、能耗低?!緦嶒炂鞑摹啃‰娭?“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)一個、電壓表(03 V15 V)與電流表(00.6 V3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 )一個、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆?!緦嶒炦^程】1確定
3、電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,滑動變阻器采用分壓式接法,按圖實1所示的原理圖連接好實驗電路。2把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到圖中最左端,接線經(jīng)檢查無誤后,閉合開關(guān)S。3改變滑動變阻器滑動片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U,記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S。4在坐標(biāo)紙上以電流I為縱軸,以電壓U為橫軸建立坐標(biāo)系,并選取適當(dāng)?shù)膯挝?。用描點法在坐標(biāo)紙上標(biāo)出各組U、I值對應(yīng)點的位置。用平滑曲線將各點依次連接起來,便得到小電珠的伏安特性曲線。分析小電珠伏安特性曲線的變化規(guī)律。5斷開電源,整理好器材。【誤差分析】1由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大,對電路的影響會帶來誤差,電流表外接,則
4、電流示數(shù)偏大。2測量時讀數(shù)帶來誤差。3在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差?!咀⒁馐马棥?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。2本實驗要作出IU圖線,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。3為保護(hù)元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端。4加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。5連圖線時曲線要平滑,不在圖線上的數(shù)據(jù)點應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè),絕對不要畫成折線。課堂互動考點突破考點一實驗原理與操作例1(浙江理綜) 圖實2是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。(1)根據(jù)圖實2畫出實驗電路圖;(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到
5、了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖實3中的、所示,電流表量程為0.6 A,電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為:_、_、_、_。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為_和_。解析(1)圖見答案。(2)由圖可知,量程為0.6 A的電流表的分度值為0.02 A,采用“半格估讀法”,的讀數(shù)為0.10 A,的讀數(shù)為0.24 A;量程為3 V的電壓表的分度值為0.1 V,應(yīng)采用“估讀”法,故、的讀數(shù)分別為2.00 V與0.27 V。因小燈泡通過的電流隨其兩端電壓的增大而增大,故與、與分別對應(yīng),故由歐姆定律R可得兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為R1 8.3 、R2 2.7 。答案(1)如圖所示(2)0.10 A0.24 A2.00 V
6、0.27 V(8.30.1)(2.70.1)如填為“(2.70.1)(8.30.1)特別提醒“測定金屬的電阻率”與“描繪小燈泡的伏安特性曲線”兩個實驗都是電阻的測量實驗,但描繪小燈泡的伏安特性曲線必須要求電壓從零開始調(diào)節(jié),故滑動變阻器必須采用分壓式接法,而測量金屬的電阻率的實驗電流表的內(nèi)、外接和滑動變阻器的接法需要依據(jù)待測電阻的阻值大小來確定。考點二器材、電路的選擇與數(shù)據(jù)處理例2 (天津理綜)要描繪一個標(biāo)有“3 V、0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,并便于操作。已選用的器材有:電池組(電動勢為4.5 V,內(nèi)阻約1 );電流表(量程為0250 mA,內(nèi)阻約
7、5 );電壓表(量程為03 V,內(nèi)阻約3 k);電鍵一個、導(dǎo)線若干。(1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的_(填字母代號)。A滑動變阻器(最大阻值20 , 額定電流1 A)B滑動變阻器(最大阻值1 750 ,額定電流0.3 A)(2)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖_(填字母代號)。(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖實4所示。如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V,內(nèi)阻為5 的電源兩端,小燈泡消耗的功率是_W。解析(1)測繪小燈泡的伏安特性曲線,要求能較大范圍測量數(shù)據(jù),所以控制電路部分應(yīng)用分壓式接法,滑動變阻器應(yīng)用最大阻值小額定電流大的A。(2)燈泡的電阻R15 ,額定電流I0.2 A,由R1
8、5 ,依據(jù)公式法“大內(nèi)小外”的原則,可知電流表應(yīng)采用外接法,故選B。(3)在燈泡的IU圖上作出電源的IU圖線,交點即為這個電源給這個燈泡供電時的電流和電壓,此時P燈IU0.11 W0.1 W。答案(1)A(2)B(3)0.1考點三創(chuàng)新實驗剖析1電阻元件的伏安特性曲線能反映電阻元件的電流隨電壓的變化規(guī)律,能反映元件的電阻變化情況,也可利用伏安特性曲線求解電壓、電流、功率等物理量。因此實際問題中常利用本實驗的器材、實驗方法描繪二極管、電動機(jī)、電池等元件的伏安特性曲線。2實驗的控制電路一般用分壓接法,但測量電路則需要根據(jù)電壓表、電流表的內(nèi)阻與待測元件的電阻之間的大小關(guān)系確定。例3 (廣東理綜)某實驗
9、小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 k)、電流表(內(nèi)阻約為1 )、定值電阻等。(1)使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“1”歐姆擋測量,示數(shù)如圖實5甲所示,讀數(shù)為_。據(jù)此應(yīng)選擇圖實5中的_填“乙”或“丙”電路進(jìn)行實驗。(2)連接所選電路,閉合S;滑動變阻器的滑片P從左向右滑動,電流表的示數(shù)逐漸_(填“增大”或“減小”);依次記錄電流及相應(yīng)的電壓;將元件X換成元件Y,重復(fù)實驗。(3)圖實6是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的UI圖線,由圖可判斷元件_(填“X”或“Y”)是非線性元件。(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R21 的定值電阻,測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r,
10、電路如圖實7所示,閉合S1和S2,電壓表讀數(shù)為3.00 V;斷開S2,讀數(shù)為1.00 V。利用圖實6可算得E_V,r_(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,視電壓表為理想電壓表)。解析(1)測量值讀數(shù)倍率,故測量結(jié)果為10.01 10.0 ,因Rx10.0 ,Rx屬于小電阻,故測量電路應(yīng)采用電流表外接法。(2)滑片P向右滑動時測量電路兩端的電壓增大,故電流表的示數(shù)也增大。(3)非線性元件的UI圖線是曲線。(4)由題圖可知U13.00 V時I10.30 A,U21.00 V時I20.10 A,根據(jù)閉合電路歐姆定律有E3.000.30r,E1.000.10(r21),解得E3.15 V3.2 V,r0.50 。答案(1)10.0乙(2)增大(3)Y(4)3.20.506EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375