5 5 實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線 測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率 1.電路設(shè)計及數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計及數(shù)據(jù)處理 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和和U分別表示小燈泡分別表示小燈泡上的電流和電壓上的電流和電壓)：I(A)0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.450.470.490.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.401.601.802.00(1)在圖在圖7-5-3的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器滑動變阻器(變化范圍變化范圍010)、電源、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干.(2)在坐標(biāo)系中畫出小燈泡的在坐標(biāo)系中畫出小燈泡的U-I曲線曲線.圖圖7-5-3 (3)如果測得電池的電動勢如果測得電池的電動勢1.5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻2.0.問：將本題中的小燈泡接在現(xiàn)在電路上問：將本題中的小燈泡接在現(xiàn)在電路上的實(shí)際功率是多少？簡要寫出求解過程，的實(shí)際功率是多少？簡要寫出求解過程，圖可直接畫在第圖可直接畫在第(2)小題的方格圖中小題的方格圖中 (1)小燈泡的電阻約是幾歐，因此小燈泡的電阻約是幾歐，因此采用電流表外接法；電壓采用電流表外接法；電壓應(yīng)從零開始增大，且變化應(yīng)從零開始增大，且變化范圍大，應(yīng)采用分壓電路，范圍大，應(yīng)采用分壓電路，故實(shí)驗(yàn)電路如圖故實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示所示.(a) (2)小燈泡的小燈泡的U-I特性曲線如圖特性曲線如圖(b)中曲線中曲線. (3)將燈泡接在電源上時，燈泡兩端電壓將燈泡接在電源上時，燈泡兩端電壓等于路端電壓，而燈泡中電流等于總電流等于路端電壓，而燈泡中電流等于總電流.根根據(jù)據(jù)U=E-Ir，若作出路端電壓，若作出路端電壓U與總電流與總電流I的圖的圖線，應(yīng)是一直線，它與小燈泡的線，應(yīng)是一直線，它與小燈泡的U-I圖線只有圖線只有一個交點(diǎn)，即得小燈泡工一個交點(diǎn)，即得小燈泡工作電流為作電流為0.35A，工作電壓，工作電壓為為0.80V，從而求出小燈從而求出小燈泡實(shí)際功率為泡實(shí)際功率為0.28W. ( b) (2007江蘇江蘇)要描繪某電學(xué)元要描繪某電學(xué)元件件(最大電流不超過最大電流不超過6mA，最大電壓不超過，最大電壓不超過7V)的伏安特性曲線，設(shè)計電路如圖的伏安特性曲線，設(shè)計電路如圖7-5-4所示所示.圖中定值電阻圖中定值電阻R為為1k，用于限流；，用于限流；電流表電流表量程為量程為10mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為5；電；電壓表壓表(未畫出未畫出)量程為量程為10V，內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為10k；電；電源電動勢源電動勢E為為12V，內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計.圖圖7-5-4 (1)實(shí)驗(yàn)時有兩個滑動變阻器可供選擇：實(shí)驗(yàn)時有兩個滑動變阻器可供選擇：a.阻值阻值0200，額定電流，額定電流0.3A；b.阻值阻值020，額定電流，額定電流0.5A，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的滑動，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的滑動變阻器是變阻器是 (填填“a”“b”). (2)正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：12345678910U(V) 0.003.006.00 6.166.286.326.366.386.396.40I(mA) 0.000.000.00 0.060.501.002.003.004.005.50(a)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，電壓表是并聯(lián)在根據(jù)以上數(shù)據(jù)，電壓表是并聯(lián)在M與與 之間的之間的(填填“O”或或“P”).(b)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在圖根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在圖7-5-5 (a)中畫出該中畫出該元件的伏安特性曲線元件的伏安特性曲線.(3)畫出待測元件兩端電壓畫出待測元件兩端電壓UMO隨隨MN間電間電壓壓UMN變化的示意圖變化的示意圖(b)(無需數(shù)值無需數(shù)值).圖圖7-5-5 (1)因電源電動勢因電源電動勢E=12V，I=E/R=0.6A0.5A，可排除，可排除b項(xiàng)中的滑動變項(xiàng)中的滑動變阻器，阻器，答案為答案為a.(2)(a)電學(xué)元件的電阻約為電學(xué)元件的電阻約為 可知應(yīng)采用電流表可知應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，電壓表應(yīng)并聯(lián)在內(nèi)接法，電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與與P之間之間.(b)該元件的伏安特性曲線如下圖該元件的伏安特性曲線如下圖.VA7V=11676mAxxRRRR，由(3)當(dāng)當(dāng)UMO6V時，電流表所在支路處時，電流表所在支路處于斷路狀態(tài)，電壓表與于斷路狀態(tài)，電壓表與R串聯(lián)，且有串聯(lián)，且有UMO=10UMN/11，所以，所以UMO=UMN圖象為傾圖象為傾斜直線，當(dāng)斜直線，當(dāng)UMO6V時，時，UMO隨隨UMN的增的增大而增大，但增幅很小，圖象如圖所示大而增大，但增幅很小，圖象如圖所示.2.儀器和電路的選擇儀器和電路的選擇 在測量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，已知在測量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，已知電阻絲的電阻約為電阻絲的電阻約為10，現(xiàn)備有下列器材供，現(xiàn)備有下列器材供選用：選用：A.量程是量程是00.6A，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是0.5的電流表的電流表B.量程是量程是03A，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是0.1的電流表的電流表C.量程是量程是03V，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是6k的電壓表的電壓表D.量程是量程是015V，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是30k的電壓表的電壓表E.阻值為阻值為01k，額定電流為，額定電流為0.5A的滑的滑動變阻器動變阻器F.阻值為阻值為010，額定電流為，額定電流為2A的的滑動變阻器滑動變阻器G.蓄電池蓄電池(6V)H.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.(1)為使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表為使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用應(yīng)選用 ，電壓表應(yīng)選用，電壓表應(yīng)選用 ，滑動變，滑動變阻器應(yīng)選用阻器應(yīng)選用 .(只填字母代號只填字母代號)(2)若圖若圖7-5-6所示的實(shí)驗(yàn)儀器就是我所示的實(shí)驗(yàn)儀器就是我們選定的，請用鉛筆畫線連接實(shí)驗(yàn)電路們選定的，請用鉛筆畫線連接實(shí)驗(yàn)電路.圖圖7-5-6 根據(jù)題意，測量數(shù)據(jù)的變化根據(jù)題意，測量數(shù)據(jù)的變化范圍應(yīng)盡量的大，因此滑動變阻器應(yīng)采范圍應(yīng)盡量的大，因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，故選總阻值較小的用分壓式接法，故選總阻值較小的F，又因又因6V電壓全加在電壓全加在10兩端時，最大電兩端時，最大電流才流才0.6A，故電流表選，故電流表選A.為了減小電壓為了減小電壓表的讀數(shù)誤差表的讀數(shù)誤差應(yīng)選應(yīng)選C.【答案答案】 (1)ACF(2) 有一標(biāo)有有一標(biāo)有“6V，1.5W”的小的小燈泡，現(xiàn)用圖燈泡，現(xiàn)用圖7-5-7（a）所示電路測量其）所示電路測量其在不同電壓下的實(shí)際功率，提供的器材除在不同電壓下的實(shí)際功率，提供的器材除導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：圖圖7-5-7A.直流電源直流電源6V（內(nèi)阻不計）；（內(nèi)阻不計）；B.直流電流表直流電流表03A（內(nèi)阻（內(nèi)阻0.1以下）；以下）；C.直流電流表直流電流表0300mA（內(nèi)阻約為（內(nèi)阻約為5）；）；D.直流電壓表直流電壓表015V（內(nèi)阻約為（內(nèi)阻約為15k）；）；E.滑動變阻器滑動變阻器10，2A；F.滑動變阻器滑動變阻器1k，0.5A.（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用 （用序號表（用序號表示），滑動變阻器應(yīng)選用示），滑動變阻器應(yīng)選用 .（2）試按圖（）試按圖（a）電路將圖（）電路將圖（b）所示器）所示器材連成電路材連成電路. （1）選電流表實(shí)際上是選量程）選電流表實(shí)際上是選量程.先估算一下通過電流表的電流，由小燈先估算一下通過電流表的電流，由小燈泡的規(guī)格可知通過的電流最大不能超過泡的規(guī)格可知通過的電流最大不能超過0.25A，因此選因此選C.在該題中滑動變阻器在該題中滑動變阻器接成分壓器，此時要求滑動變阻器的電接成分壓器，此時要求滑動變阻器的電阻比用電器的電阻小，至少應(yīng)差不多；阻比用電器的電阻小，至少應(yīng)差不多；小燈泡的電阻在正常工作時約為小燈泡的電阻在正常工作時約為24，所以滑動變阻器不能選，所以滑動變阻器不能選F，應(yīng)選，應(yīng)選E，但不應(yīng)忘記還要核對一下電流是否會超但不應(yīng)忘記還要核對一下電流是否會超過其允許值，過其允許值，E的最大允許電流是的最大允許電流是2A，實(shí)驗(yàn)中的最大電流只有實(shí)驗(yàn)中的最大電流只有0.25A，選選E也是也是安全的安全的.（2）連接實(shí)物圖實(shí)際上是考查儀器的）連接實(shí)物圖實(shí)際上是考查儀器的使用方法使用方法.這里要注意電表正負(fù)接線柱的這里要注意電表正負(fù)接線柱的接法、滑動變阻器做分壓器時連接特點(diǎn)接法、滑動變阻器做分壓器時連接特點(diǎn).具體連線時，可以先連主回路，把電源、具體連線時，可以先連主回路，把電源、開關(guān)、滑動變阻器連成一個回路；然后再開關(guān)、滑動變阻器連成一個回路；然后再連上支路，從滑動變阻器的滑動頭和一個連上支路，從滑動變阻器的滑動頭和一個固定端接出，連上電流表、小燈泡，最后固定端接出，連上電流表、小燈泡，最后將電壓表并聯(lián)在小燈泡上將電壓表并聯(lián)在小燈泡上.連接情況如圖連接情況如圖所示所示.3.非線性元件的處理非線性元件的處理 圖圖7-5-8(a)為某一熱敏電阻為某一熱敏電阻(電阻值隨溫電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感度的改變而改變，且對溫度很敏感)的的I-U關(guān)關(guān)系曲線圖系曲線圖.圖圖7-5-8為了通過測量得到圖為了通過測量得到圖7-5-8(a)所示所示I-U關(guān)關(guān)系的完整曲線，在圖系的完整曲線，在圖7-5-8(b)和圖和圖7-5-8(c)兩兩個電路中應(yīng)選擇的是圖個電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡要說明理；簡要說明理由：由： .(電源電動勢為電源電動勢為9V，內(nèi)阻，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為不計，滑動變阻器的阻值為0100) 為了獲取更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，常為了獲取更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，常采用圖采用圖7-5-8(b)測量電路測量電路.測量時電壓可測量時電壓可從從0V調(diào)到最大值，調(diào)節(jié)范圍較大調(diào)到最大值，調(diào)節(jié)范圍較大. （2009福建）福建）某研究性學(xué)某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件電器元件.圖圖7-5-9為該電器元件的伏安特性為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：材：圖圖7-5-9器材（代號）器材（代號）規(guī)格規(guī)格電流表（電流表（A1）量程量程050mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為50電流表（電流表（A2）量程量程0200mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10電壓表（電壓表（V1）量程量程03V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10k電壓表（電壓表（V2）量程量程015V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為25k滑動變阻器（滑動變阻器（R1）阻值范圍阻值范圍015，允許最大電流，允許最大電流1A滑動變阻器（滑動變阻器（R2）阻值范圍阻值范圍01k，允許最大電流，允許最大電流100mA直流電源（直流電源（E）輸出電壓輸出電壓6V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計開關(guān)（開關(guān)（S）導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干（1）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用流表應(yīng)選用 ；電壓表應(yīng)選用；電壓表應(yīng)選用 ；滑動；滑動變阻器應(yīng)選用變阻器應(yīng)選用 .（以上均填器材代號）（以上均填器材代號）（2）為達(dá)到上述目的，請?jiān)谔摼€框內(nèi)）為達(dá)到上述目的，請?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號器材的代號.（3）若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測得的伏安特性曲線與）若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)？與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： ，不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： . （1）圖象中電流）圖象中電流00.14A，電流表選電流表選A2；電源電壓；電源電壓6V，但圖象只，但圖象只要求電壓在要求電壓在03V之間調(diào)整，為了測量之間調(diào)整，為了測量準(zhǔn)確電壓表選準(zhǔn)確電壓表選V1；由于繪制圖象的需要，；由于繪制圖象的需要，要求電壓從要求電壓從03V之間調(diào)整，所以滑動之間調(diào)整，所以滑動變阻器只能采用分壓式接法，為了能很變阻器只能采用分壓式接法，為了能很好調(diào)節(jié)電壓，滑動變阻器應(yīng)選用阻值較好調(diào)節(jié)電壓，滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的小的R1.（2）該元件約幾十歐，）該元件約幾十歐， 電壓電壓表的分流作用可以忽略，所以采用電流表的分流作用可以忽略，所以采用電流表外接法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求從零開表外接法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法，始，所以滑動變阻器采用分壓式接法，電路設(shè)計如圖所示：電路設(shè)計如圖所示：VARRRR，（3）從圖象的形狀和斜率變化趨勢）從圖象的形狀和斜率變化趨勢上去找相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，特點(diǎn)都是上去找相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，特點(diǎn)都是“非線非線性性”，圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率是電，圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率是電阻的倒數(shù)，相同點(diǎn)：通過該元件的電流與阻的倒數(shù)，相同點(diǎn)：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過燈泡的電流與電壓電壓的變化關(guān)系和通過燈泡的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系；不同點(diǎn)：該的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系；不同點(diǎn)：該元件的電阻隨電壓的增大而減小，而燈泡元件的電阻隨電壓的增大而減小，而燈泡的電阻值隨電壓的增大而增大的電阻值隨電壓的增大而增大.