1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 电学实验 (一 ) 实验 9：测绘小灯泡的伏安特性曲线 一、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组 (U， I)值，在I U 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 . 二、实验电路图及器材 如图 1 所示， 图 1 小灯泡 (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 ) 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 . 三、实 验步骤 1.确定电表量
2、程，按照实验电路图连接电路 . 2.将滑动变阻器滑片滑到阻值为 0 处，闭合开关，使电压从 0 开始变化 . 3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值 . 4.在坐标纸上以 I 为纵轴，以 U 为横轴，建立坐标系 .在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线 . 5.拆除电路，整理器材 . 四、实验器材选取 1.原则： (1)安全； (2)精确； (3)操作方便 . 2.具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流 .干电池中电流一般不允许超过 0.6 A. (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流 . (3)电压表
3、或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值 . (4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的 13以上 . (5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式【 精品教育资源文库 】 接法要选用较小阻值的滑动变阻器 . 五、电流表内接法与外接法的比较 电流表内接法 电流表外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U 测 Ux UA 电压表分流 I 测 Ix IV 电阻测量值 R 测 U测I测 Rx RARx测量值大于真实值 R 测 U测I测 RxRVRx RVRVRA时，用电流表内接法 . 七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比 限流式接法 分压式接法 两种接
4、法的电路图 负载 R 上电压的调节范围 (电源内阻不计 ) RER R0 U E 0 U E 负载 R 上电流的调节范围 (电源内阻不计 ) ER R0 IER 0 IER 八、滑动变阻器两种接法的适用条件 1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻 (跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小 ). 2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻 (一般比滑动变阻器的最大电阻要大 ). 九、常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通【 精品教育资源文库 】 过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行
5、读数即可 . 1.0 3 V的电压表和 0 3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是 0.1 V和 0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位 . 2.对于 0 15 V 量程的电压表，精确度是 0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到 0.1 V. 3.对于 0 0.6 A 量程的电流表，精确度是 0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面 两位，这时要求 “ 半格估读 ” ，即读到最小刻度的一半 0.01 A. 十、注意事项 1.实验前检查电表是否指零，不指零时，要先调零 . 2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法 . 3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓
6、慢增加 . 4.作 I U 图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线 . 例 1 (2016 浙江 10 月学考 18) 做 “ 测绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 实验，要求采用分压电路，电流表外接 .小王的连接如图 2 甲所示，闭合开关 S 前请老师检查，老师指出图中标示的 、 两根连线有一处错 误，错误连线是 _(选填 “” 或 “”) ；图中标示的 、 和 三根连线有一处错误，错误连线是 _(选填 “”“” 或 “”). 小王正确连线后，闭合开关 S 前，应将滑动变阻器滑片 C 移到 _处 (选填 “ A” 或 “ B”). 闭合开关S，此时电压表读
7、数为 _V.缓慢移动滑片 C 至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为 _A. 图 2 答案 A 0 0.32 解析 因本实验要求采用分压电路、电流表外接，所以 、 两根导线有问题 . 实验开始时为了保 证实验仪器的正常使用，需要将 C 拨到最左端，即 A 处，开关闭合后，电压表读数为 0 V. 图乙中电流表的读数为 0.32 A(不需要估读 ). 例 2 (2016 浙江 4 月选考 18) 在 “ 测绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 实验中，小灯泡额定电【 精品教育资源文库 】 压为 2.5 V、电流为 0.3 A. 图 3 (1)部分连线的实物图如图 3 甲所示，请在图中完成实物连
8、接图 . (2)某次实验中，当电流表的示数为 0.18 A 时，电压表的指针如图乙所示，则电压为 _ V，此时小灯泡的功率是 _ W. (3)正确测量获得的伏安特性曲线是 下列图象中的 _(填字母 ). A B C D 答案 (1)见解析图 (2)1.50 0.27 (3)C 解析 (1)如图所示 . (2)电压表的示数为 1.50 V；功率 P UI 0.27 W. (3)温度变高，电阻率变大，所以答案为 C. 变式 1 在某次 “ 测绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 实验中，所选用的实验器材有 A.小灯泡 “2.5 V 0.2 A” B.电流表 0 0.6 A 3 A(内阻约 1 ) 【 精品
9、教育资源文库 】 C.电压表 0 3 V 15 V(内阻很大 ) D.滑 动变阻器 “2 A 10 ” E.电源 (两节干电池 ) F.开关一个，导线若干 (1)在实验时小杰同学采用了如图 4 所示的实物电路，则具体实验操作前，该电路需改进的地方有 _. 图 4 (2)在方框中画出正确的电路图 . (3)当开关闭合后，滑动变阻器的滑片从右向左滑动过程中，灯泡始终不亮，但电压表有示数，则可能出现的故障是 _. A.小灯泡灯丝断了 B.连接电源的导线断开 C.电流表上某个接线柱与导线断开 D.开关接触不良造成断路 答案 (1)电流表应外接 电流表应选 0.6 A 量程 滑动变阻器滑片应置于左侧 (
10、2)如图所示 (3)A 解析 (1)由于电压表内阻与小灯泡电阻的比值大于小灯泡电阻与电流表内阻的比值，故电流表要外接；小灯泡额定电流为 0.2 A，电流表应选 0.6 A 量程；合上开关前，为了保护电表，【 精品教育资源文库 】 测量电路电压应最小，故滑动变阻器滑片应置于左侧 .(3)电压表有示数说明电压表到电源是通的， A 正确 . 变式 2 (2017 嘉兴一中等五校联考 )为 描绘小灯泡 L(2.5 V 1.0 W)的伏安特性曲线，某同学根据如下可供选择的器材设计了如图 5 所示电路 (电路还没有完全接好 ). 图 5 A.电流表 (量程 0.6 A，内阻约 1 ) B.电压表 (量程
11、 3 V，内阻约 3 k) C.滑动变阻器 (200 ， 0.3 A) D.滑动变阻器 (5 ， 2 A) E.电池组 (电动势约 3 V，内阻未知 ) F.开关，带夹子的导线若干 G.待测小灯泡 (1)实验中滑动变阻器应选择 _(填 “C” 或 “D”) ，请以笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中 . (2)在该 同学连接最后一根导线的 c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处： ._ ； ._. (3)改正上述两个不当之处后，他在测量中发现，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，其原因可能是导线 _(填图中导线代号 )没有连接好 . 答案
12、 (1)D 如图所示 (2)连电路时没有断开开关 滑动变阻器的滑片没有移至 b 端 (3) 变式 3 (2017 温州市 3 月选考模拟 )要测绘一个标有 “3 V 0.6 W” 小灯泡的伏安特性曲【 精品教育资源文库 】 线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V. (1)实验的电路图应选用下列图中的 _(填字母代号 ) (2)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图 6 所示，当小灯泡的电压为 1.0 V，其电阻为_ ，由图可得，当电压 U1 V 后，小灯泡电阻 R 随温度 T 的升高而 _(选填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ”). 图 6 答案 (1)D (2)10 增大 解析 (1)要使灯
13、泡两端的电压由 0 逐渐增加到 3 V，测绘小灯泡的伏安特性曲线应采用分压式接法，同时因灯泡内阻较小， 故电流表采用外接法，故电路图应选择 D； (2)由题图可知，当电压为 1.0 V 时，电流为 0.10 A，则由欧姆定律可知： R UI 10.1 10 ； I U 图象上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数 .由题图可知，此斜率越来越小，说明电阻在增大 . 变式 4 (2017 金华十校联考 )某实验小组在 “ 测绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 实验中，选用的小灯泡为 “2.5 V,0.8 W”. (1)在图 7 中，请用笔画线代替导线完成余下的电路连线，要求小灯泡两端的电压能从零开始【 精品
14、教育资源文库 】 连续变化 . 图 7 (2)根据上述电路，测量得到了多组实验数据如下表所示，请用表中数据在图 8 坐标纸上描点，并作出 I U 图线 . 次数 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电压 /V 0 0.10 0.20 0.40 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 电流 /A 0 0.07 0.10 0.16 0.17 0.22 0.26 0.29 0.32 图 8 答案 (1) (2) 实验 10：探究导体电阻与其影响因素 (包括材料 )的关系 一、实验原理 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径 d，计算出横截面积 S，并用伏安法【 精品教育资源文库 】 测出电阻 Rx，即可计算出金属丝的电阻率 . 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻 R? ?R UI . 二、实验电路图及实物图 如图 9 所示， 图 9 被测金属丝，直流电源 (4 V)，电流表 (0 0.6 A)，电压表 (0 3 V)，滑动变阻器 (50 ) ，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺 . 三、实验步骤 1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d. 2.接好用伏安法测电阻的实验电路 . 3.用毫米刻度尺测量接
