實驗八描繪小電珠的伏安特性曲線 一、滑動變阻器的限流接法和分壓接法1兩種接法比較 方式內(nèi)容限流式接法分壓式接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負載R上電壓調(diào)節(jié)范圍UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負載R上電流調(diào)節(jié)范圍I0I分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護電路元件由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍大，限流式接法較節(jié)能2兩種接法的選擇(1) 選擇不同接法的原則(2)兩種接法的適用條件限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)如果R很小，限流式接法中滑動變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大R很大時，分壓式接法中R幾乎不影響電壓的分配，滑片移動時，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)a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，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法b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不明顯，此時，應(yīng)改用分壓電路c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d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、耗能低二、描繪小電珠的伏安特性曲線實驗?zāi)康?描繪小電珠的伏安特性曲線2分析小電珠伏安特性曲線的變化規(guī)律實驗原理1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UI坐標系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連起來2電流表外接：因為小電珠的電阻很小，如果電流表內(nèi)接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式接法，使電壓能從零開始連續(xù)變化實驗器材小電珠(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 A3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 )一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標紙、鉛筆實驗步驟1確定電流表、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1的原理圖連接好實驗電路圖12把滑動變阻器的滑片調(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移動滑動變阻器滑片位置，測出多組不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4拆除電路，整理儀器數(shù)據(jù)處理1在坐標紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標系2在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜)3將描出的點用平滑的曲線連結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線誤差分析1由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差2電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)3在坐標紙上描點、作圖帶來操作誤差注意事項1電路的連接方式(1)電流表應(yīng)采用外接法，因為小電珠(3.8 V,0.3 A)的電阻很小，與00.6 A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大(2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化.2閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時小電珠的電壓從零開始變化，同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲3IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U01.0 V左右描點要密，以防出現(xiàn)較大誤差4電流表選擇0.6 A量程，電壓表量程的選擇視小電珠的額定電壓而定，即若使用“3.8 V,0.3 A”的小電珠，選用電壓表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小電珠，則選用電壓表的3 V量程5當小電珠的電壓接近額定值時要緩慢增加，到額定值記錄后馬上斷開開關(guān)6誤差較大的點要舍去，IU圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線實驗改進一種測小電珠的電阻的準確方法實驗原理：如圖2所示，兩個電壓表完全相同且內(nèi)阻很大移動滑動觸頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個電壓表示數(shù)相同，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓；多次移動滑動觸頭，采用相同方法，記下相應(yīng)電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù)在坐標紙上畫出RU圖線，并分析R隨U變化的規(guī)律圖2在描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗中，由于電表內(nèi)阻的影響，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測量不準確.上述實驗方法可以消除這種誤差，操作、讀數(shù)也較方便.記憶口訣電路連接是關(guān)鍵，先串后并把線連,滑動變阻要分壓，A表外接減誤差,電壓從零開始調(diào)，UI坐標連曲線,連好曲線細研究，得出規(guī)律記心間.例1圖3中所示器材為某同學測繪額定電壓為2.5 V的小燈泡的IU特性曲線的實驗器材(1)根據(jù)實驗原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實驗電路圖連接完整圖3(2)開關(guān)S閉合之前，圖中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于_(選填“A端”、“B端”或“AB中間”)(3)實驗中測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，在圖4中畫出小燈泡的IU特性曲線圖4(4)若已知小燈泡燈絲在27 °C時電阻值約為1.5 ，并且其電阻值與燈絲的熱力學溫度成正比，試估算該小燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為_°C.(保留三位有效數(shù)字)例2某同學想描繪某一熱敏電阻的伏安特性曲線，實驗室提供下列器材：A電壓表V(量程為05 V，內(nèi)阻約5 k)B電流表A1(量程為025 mA，內(nèi)阻約為0.2 )C電流表A2(量程為00.6 A，內(nèi)阻約為0.1 )D滑動變阻器R1(010 ，額定電流1.5 A)E滑動變阻器R2(01 000 ，額定電流0.5 A)F定值電阻R0(R01 000 )G直流電源(電動勢6 V，內(nèi)阻忽略不計)H電鍵一個、導(dǎo)線若干(1)該同學選擇了適當?shù)钠鞑慕M成描繪伏安特性曲線的電路，得到熱敏電阻電壓和電流的7組數(shù)據(jù)(如下表)，請你在圖5中作出熱敏電阻的伏安特性曲線.電壓U(V)0.01.02.02.43.03.64.0電流I(mA)0.01.65.88.011.816.020.0圖5(2)由此曲線可知，該熱敏電阻的阻值隨電壓的增大而_(選填“增大”或“減小”)該同學選擇的電流表是_(選填“B”或“C”)，選擇的滑動變阻器是_(選填“D”或“E”)(3)請在虛線框中畫出該同學完成此實驗的電路圖(熱敏電阻符號為)23.實驗電路設(shè)計的思路與方法電路設(shè)計也是高考實驗題中?？碱}型之一首先應(yīng)明確題目的要求，看清題目要求測定什么物理量，驗證、探究什么物理規(guī)律，或要求設(shè)計達到何種標準的電路等其設(shè)計原則是：安全、方便、經(jīng)濟任何實驗電路都由測量電路和控制電路構(gòu)成，測量電路又由電表和被測元件構(gòu)成，而控制電路由變阻器、開關(guān)、電源構(gòu)成在測量電路中，一般由電流表內(nèi)接和外接兩種方式，對于給定電表內(nèi)阻的情況，應(yīng)先比較R0與待測電阻Rx的關(guān)系，其中R0，若Rx>R0，則設(shè)計為內(nèi)接；若Rx<R0，則設(shè)計為外接；若電表量程不合適，往往還要用定值電阻對電表進行改裝在控制電路中，變阻器有分壓式、限流式兩種接法，若變阻器阻值較小，一般設(shè)計為分壓式；若變阻器阻值較大，一般設(shè)計為限流式，在二者都可行時，應(yīng)先考慮限流方式，但下面三種情形必須設(shè)計為分壓式接法：數(shù)據(jù)要求從0開始；變阻器阻值太小、限流限不?。蛔冏杵髡{(diào)節(jié)時，不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)例3某同學為了描繪一個標有“12 V,6 W”的小燈泡的伏安特性曲線，他到實驗室尋找到了一些儀器，但沒找到電壓表，找到的器材規(guī)格如下：A電流表A1(00.5 A，內(nèi)阻為0.5 )B電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻約為0.3 )C電阻箱R1(09 999.9 ，最小調(diào)節(jié)量0.1 )D電阻箱R2(099.9 )，最小調(diào)節(jié)量0.1 )E滑動變阻器R3(050 ，額定電流為1.5 A)F滑動變阻器R4(05 ，額定電流為3 A)G16 V直流電源H開關(guān)、導(dǎo)線若干，待測燈泡利用現(xiàn)有器材，結(jié)合所學知識，請你替這位同學設(shè)計本實驗(1)畫出實驗原理圖；(2)以上器材中電阻箱應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_(填代號)(3)寫出小燈泡兩端電壓的表達式，并說明式中符號的意義：_ _.1描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗電路如圖6所示，所用小電珠的額定電壓是3.8 V關(guān)于該實驗的系統(tǒng)誤差，下列說法中正確的是 ()A系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的B系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的 圖6C系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的D系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時的估讀引起的2為探究小電珠L的伏安特性，連好如圖7所示的電路后閉合開關(guān)S，通過移動變阻器的滑片，使小電珠中的電流由零開始逐漸增大，直到小電珠正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的UI圖象應(yīng)是圖中的 ()圖73在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗時，所用器材有：電動勢為6 V的電源，額定電壓為2.5 V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線要求能測出盡可能多組數(shù)據(jù)圖8是沒有連接完整的實物電路(已連接好的導(dǎo)線有a、b、c、d、e、f六根)圖8(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物電路連接完整；(2)連好電路，閉合開關(guān)，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表幾乎不偏轉(zhuǎn)，則故障的原因可能是_；(3)排除故障后閉合開關(guān)，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向_端滑動(選填“左”“右”)；(4)通過移動滑片P，分別記下了多組對應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了如圖9所示的UI圖象根據(jù)UI圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是_ W；圖9(5)圖線是曲線而不是過原點的直線，原因是_.4在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，除標有“6 V1.5 W”字樣的小電珠、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有下列器材：A直流電源(6 V，內(nèi)阻不計)B直流電流表(量程為3 A，內(nèi)阻0.1 以下)C直流電流表(量程為300 mA，內(nèi)阻約為5 )D直流電壓表(量程為10 V，內(nèi)阻約為15 k)E滑動變阻器(10 ，2 A)F滑動變阻器(1 k，0.5 A)實驗要求小電珠兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量(1)實驗中電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_(均用序號表示)(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(3)試將如圖10所示的器材連成實物電路圖10圖115發(fā)光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件它的電路符號如圖11所示，正常使用時,帶“”的一端接高電勢，帶“”的一端接低電勢,某同學用實驗方法探究二極管的伏安特性,現(xiàn)測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示.U/V00.40.81.21.62.02.42.62.83.0I/mA00.92.34.36.813.019.024.030.037.0(1)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(除電源、開關(guān)、滑動變阻器外；實驗用電壓表V：內(nèi)阻RV約為10 k，電流表mA：內(nèi)阻RA約為100 )(2)在圖12中的小方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線圖12(3)根據(jù)(2)中畫出的二極管的伏安特性曲線，簡要說明發(fā)光二極管的電阻與其兩端電壓的關(guān)系：_.6(2020·福建·19(2)某同學在探究規(guī)格為“6 V，3 W”的小電珠伏安特性曲線實驗中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測量小電珠的電阻，則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至_擋進行測量(填選項前的字母)A直流電壓10 V B直流電流5 mAC歐姆×100 D歐姆×1(2)該同學采用圖13所示的電路進行測量圖中R為滑動變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測小電珠，為電壓表(量程6 V，電阻20 k)，為電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻1 )，E為電源(電動勢8 V，內(nèi)阻不計)，S為開關(guān)圖13.在實驗過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填“左”或“右”).在實驗過程中，已知各元件均無故障，但閉合開關(guān)S后，無論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因是_點至_點的導(dǎo)線沒有連接好；(圖中的黑色小圓點表示接線點，并用數(shù)字標記，空格中請?zhí)顚憟D13中的數(shù)字).該同學描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖14所示，則小電珠的電阻值隨工作電壓的增大而_(填“不變”、“增大”或“減小”) 圖14答案課堂探究例1(1)如圖所示(2)A端(3)如圖所示(4)1.64×103(1.58×1031.65×103均對)例2(1)如下圖所示(2)減小BD(3)如圖所示例3(1)如圖所示(2)R1R4(3)(I2I1)R1I1RA1I1、I2分別是A1、A2的讀數(shù)，R1、RA1分別是R1、A1的阻值隨堂訓(xùn)練1A2.C3(1)連線如圖所示(2)c段導(dǎo)線斷路或燈泡損壞(3)右(4)0.5(5)小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大4(1)CE(2)(3)見解析圖5(1)實驗電路圖如圖所示(2)伏安特性曲線如圖所示(3)發(fā)光二極管的電阻隨其兩端電壓的增大而呈現(xiàn)非線性減小6(1)D(2).左.15(或51).增大