實(shí)驗(yàn)八 描繪小電珠的伏安特性曲線,【預(yù)備知識(shí)】 滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法 1兩種接法比較,抓綱扣本落實(shí)基礎(chǔ),2.分壓和限流電路的選擇原則 (1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)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(cè)電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式電路 (2)若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，應(yīng)改用分壓式電路 (3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路,(4)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?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、能耗低 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1描繪小燈泡的伏安特性曲線 2分析曲線的變化規(guī)律 【實(shí)驗(yàn)原理】 用電流表測(cè)出流過小電珠的電流，用電壓表測(cè)出小電珠兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在IU坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連結(jié)起來(lái)，就得到小電珠的伏安特性曲線,【實(shí)驗(yàn)過程】 1確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按圖實(shí)1所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路,【實(shí)驗(yàn)器材】 小電珠(“4 V,0.7 A”或“3.8 V,0.3 A”)、4 V6 V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆,2把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)S. 3改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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)膯挝挥妹椟c(diǎn)法在坐標(biāo)紙上標(biāo)出各組U、I值對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置 用平滑曲線將各點(diǎn)依次連接起來(lái)，便得到小燈泡的伏安特性曲線分析小燈泡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(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，則電流示數(shù)偏大 2測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差 3在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差,【注意事項(xiàng)】 1本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法 2本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線，要求測(cè)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(shí)曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，絕對(duì)不要畫成折線,例1(2013福州模擬)圖實(shí)2所示為“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V.,剖題探法突破考點(diǎn),考點(diǎn)一,實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析,(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟： 閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_； 閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，_； 斷開開關(guān)，.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線 (2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖,(3)實(shí)驗(yàn)中得到了小燈泡的UI圖象如圖實(shí)3所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而_(選填“增大”“減小”或“不變”),解析(1)在分壓電路中為了保護(hù)燈泡所在支路，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器與燈泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零，因此滑片應(yīng)靠近左端 要描繪小燈泡的伏安特性曲線，需測(cè)多組數(shù)據(jù)，且要求電流、電壓從零變化到額定值 (2)電路原理圖如下圖所示,(3)因UI圖象的斜率隨電壓的增加而增大，故小燈泡的電阻隨電壓的增加而增大 答案(1)使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓 (2)見解析圖(3)增大 特別提醒“測(cè)定金屬的電阻率”與“描繪小燈泡的伏安特性曲線”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，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(dòng)變阻器必須采用分壓式接法，而測(cè)量金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)電流表的內(nèi)、外接和滑動(dòng)變阻器的接法需要依據(jù)待測(cè)電阻的阻值大小來(lái)確定,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)原理的理解及電路設(shè)計(jì),(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)4甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)通過L的電流為0.46 A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)L的電阻為_.,(2)乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖實(shí)5所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，電壓表指針指在最大刻度時(shí)，加在L上的電壓值是_ V.,(3)學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路請(qǐng)你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖實(shí)6所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào),答案(1)5(2)4(3)見解析 規(guī)律總結(jié)內(nèi)阻已知的電流表可以充當(dāng)電壓表，也可以串聯(lián)一個(gè)電阻箱或定值電阻來(lái)擴(kuò)大電壓表的量程同理內(nèi)阻已知的電壓表也可以充當(dāng)電流表，或者通過并聯(lián)一個(gè)小電阻來(lái)擴(kuò)大量程在電學(xué)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，要注意內(nèi)阻已知的電流表和內(nèi)阻已知的電壓表的靈活應(yīng)用,1“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)7所示，所用小電珠的額定電壓是3.8 V關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，下列說(shuō)法中正確的是,達(dá)標(biāo)訓(xùn)練技能過關(guān),A系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的，電壓越大誤差越大 B系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的，電流越大誤差越大 C系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的，電源內(nèi)阻越大誤差越大 D系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時(shí)的估讀引起的，電壓越大誤差越大 解析由于電流表測(cè)定的是電壓表和小燈泡的電流之和，電壓表的讀數(shù)是小燈泡兩端的實(shí)際電壓，且電壓表分流越大，該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差越大，故選項(xiàng)A正確 答案A,2圖實(shí)8中所示器材為某同學(xué)測(cè)繪額定電壓為2.5 V的小燈泡的IU特性曲線的實(shí)驗(yàn)器材 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整,(2)開關(guān)S閉合之前，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于_(選填“A端”、“B端”或“AB中間”) (3)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表： 根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖實(shí)9中畫出小燈泡的IU特性曲線,解析(1)對(duì)于描繪小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，電流和電壓要從零開始調(diào)節(jié)，故本實(shí)驗(yàn)必須使用滑動(dòng)變阻器分壓式接法；由于小燈泡的電阻較小，實(shí)驗(yàn)室中的電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡的電阻，故采用電流表外接法進(jìn)行伏安法測(cè)電阻；在連接實(shí)物圖時(shí)要注意電表的量程與正負(fù)極 (2)在實(shí)驗(yàn)開始前要檢查電路的安全性，為了保護(hù)電流表和電壓表，需要將滑動(dòng)變阻器的分壓值調(diào)為零，即將滑片置于A位置 (3)見答案,答案(1)如圖所示,(2)A端(3)如圖所示,(1)在實(shí)驗(yàn)過程中，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填“左”或“右”) (2)在實(shí)驗(yàn)過程中，已知各元器件均無(wú)故障，但閉合開關(guān)S后，無(wú)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(diǎn)至_點(diǎn)的導(dǎo)線沒有連接好；(圖甲中的黑色小圓點(diǎn)表示接線點(diǎn)，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請(qǐng)?zhí)顚憟D甲中的數(shù)字，如“2點(diǎn)至3點(diǎn)”的導(dǎo)線) (3)該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖10乙所示，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”),解析(1)滑動(dòng)變阻器為分壓接法，開關(guān)S閉合前應(yīng)使并聯(lián)小電珠的電壓為零，故滑片P要置于最左端 (2)電壓表、電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，說(shuō)明P點(diǎn)在左端時(shí)，仍有電流流過小電珠，故為1點(diǎn)至5點(diǎn)導(dǎo)線沒有連接好 (3)在IU圖象中斜率隨電壓增大而減小，說(shuō)明電阻增大 答案(1)左(2)15(3)增大,(1)為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表_，電流表_，滑動(dòng)變阻器_(填器材前的選項(xiàng)符號(hào)，如A、B) (2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖,(3)P為圖實(shí)11中圖線上的一點(diǎn)，PN為圖線上P點(diǎn)的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則由圖可知：隨著所加電壓的增加，小燈泡的電阻將_(填“增大”“減小”或“不變”)；對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻值約為_(保留三位有效數(shù)字),答案(1)ADE(2)見解析圖(3)增大5.33,5我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導(dǎo)電某同學(xué)設(shè)計(jì)了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示通過鉛筆芯的電流和其兩端的電壓)：,(2)在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；,(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在圖實(shí)13所示的坐標(biāo)紙上畫出鉛筆芯的IU圖線,解析由表格中數(shù)據(jù)可知，電流表選擇量程為00.6 A，電壓表選擇量程為03 V即可；要求鉛筆芯兩端的電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值小的“R1”，調(diào)節(jié)時(shí)連續(xù)性較好實(shí)驗(yàn)電路圖、IU圖線如答案圖所示 答案(1)A、C、E(2)如圖所示,(3)如圖所示,