1、【 精品教育资源文库 】 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线 基本要求 数据处理 1.在坐标纸上以 U 为横轴， I 为纵轴，建立坐标系 . 2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点 .(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜 ) 3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线 . 误差分析 1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差 . 2.电流表、电压表的读数带来误差 . 3.在坐标纸上描点、作图带来误差 . 注意事项 1.电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值 较小，因此测量电路必须采用电流表外接法 . 2.滑动变阻器应
2、采用分压式连接：本实验要作出 UI 图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法 . 3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的 a 端 .加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压 . 考向 1 对实验原理和器材选择的考查 典例 1 有一个小电珠上标有 “4 V 2 W” 的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的IU 图线，现有下列器材供选用： 【 精品教育资源文库 】 A.电压表 (0 5 V，内阻 10 k) B.电压表 (0 15 V， 内阻 20 k) C.电流表 (0 3 A，内阻 0.4 ) D.电流表 (0 0.6 A，内阻 1
3、.0 ) E.滑动变阻器 (10 ， 2 A) F.滑动变阻器 (500 ， 1 A) G.学生电源 (直流 6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_. 甲 乙 图 1 (2)实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 .(用序号字母表示 ) (3)把图 2 中所示的实验器材按图 1 用笔画线代替导线连接成实物电路图 . 图 2 解析 (1)由于测量数据要从零开始，故采用题图甲所示的分压式电路，且能方便地多测几组数据 . (2)因小电珠额定电压为 4 V，则电压表选量程为 0 5 V 的电压表 .小灯泡的额定电流为I PU
4、24 A 0.5 A，则电流表选 D.滑动变阻器应选最大阻值较小的 E，这样在实验中移动滑片时能使电路中的电流和电压有明显的变化，从而减小读数误差 . (3)按图 1 甲连接实物电路，如图所示 . 【 精品教育资源文库 】 答案 (1)描绘小电珠的 IU 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)见解析图 本实验的四点注意事项 (1)因被测小电珠的电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法 . (2)在实验过程中，由于小电珠两端的电压要从零开始增大，一直增大到小电珠的额定电压，所以滑动变阻器应采用分压式接法 . (3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应移到一端，开关闭合后
5、，调节滑动变阻器滑片的位置，使小电珠两端的电压从零开始逐渐增大 .调节滑片时电压表的示数不要超过小电珠的额定电压 . (4)画 IU 图象时，要用平滑的曲 线连接各点，不要画成折线，个别偏离较远的点应该舍弃 . 考向 2 对数据处理和误差的考查 典例 2 (2017 浙江宁波高三一模 )在 “ 测绘小电珠的伏安特性曲线 ” 实验中，实验器材如下： 待测小电珠 (2.5 V,0.5 A)； 双量程电压表 (中间接线柱 3 V、内阻约为 3 k ，右边接线柱 15 V、内阻约为 15 k) ； 双量程电流表 (中间接线柱 0.6 A、内阻约为 0.125 ，右边接线柱 3 A、内阻约为 0.025
6、 ) ； 滑动变阻器 (20 ， 2 A)； 电源 (电动势约为 3 V，内阻未知 )； 开关一个，导线若干 . (1)甲同学连好的实物图如图 1 所示，乙同学检查时发现了多处错误，请指出 (至少两处 )：_. 【 精品教育资源文库 】 图 1 (2)两同学改正错误后，测出如下表所示的 7 组 I、 U 数据，请你在图 2 的坐标纸上建立IU 坐标系，标出坐标点，绘出小电珠的伏安特性曲线 . 次数 n 1 2 3 4 5 6 7 电压 /V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 电流 /A 0 0.08 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20 图 2 (3
7、)根据绘出的小电珠的伏安特性曲线，该小电珠在电压为 1.8 V 时的实际电阻为 .( 结果保留三位有效数字 ) (4)关于本实验的系统误差，下列判断正确的是 . A.系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大 B.系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大 C.系统误差主要是由忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大 D.系统误差主要是由电表读数时的估读引起的，电压越大误差越大 解析 (1)本实验要求电压和电流从零开始调节，滑动变阻器应该用分压接法；电源的电动势约为 3 V，电压表应该选择 3 V 的量程；小电珠的电阻比较小，电流表应该用外接法 . (3)根据所画的 IU
8、图象，当小电珠电压为 1.8 V 时，流过小电珠的电流约为 0.17 A，小电珠的电阻 R UI 10.6 . (4)本实验的系统误差主要是由电流表外接，电压表分流造成的，选项 A 正确 . 答案 (1) 滑动变阻器接法错误，应该接成分压式； 电压表量程错误，应选 3 V 的量程； 电流表位置接错，应选外接法 (2)如图所示 (3)10.6(10.4 10.7 皆可 ) (4) A 【 精品教育资源文库 】 本实验误差的主要来源 (1)由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会产生误差 . (2)电流表、电压表读数时会产生误差 . (3)描点、作图及对图象处理时会产生误差 . 考
9、向 3 实验创新与改进 1.描绘其他元件的伏安特性曲线 . 2.利用导体的伏安特性曲线和电源的 UI(或 IU)图线计算电功率 . 3.以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系 . 典例 3 要测绘一个标有 “3 V 0.6 W” 小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的 电压需要由零逐渐增加到 3 V，并便于操作，已选用的器材有： 电池组 (电动势为 4.5 V，内阻约 1 ) ； 电流表 (量程为 0 250 mA，内阻约 5 ) ； 电压表 (量程为 0 3 V，内阻约 3 k) ； 开关一个、导线若干 . (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号 ). A.滑动变阻
10、器 (最大阻值 20 ，额定电流 1 A) B.滑动变阻器 (最大阻值 1 750 ，额定电流 0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号 ). A B C D (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示 .如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V、内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是 W. 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的 A. (2)灯泡的电阻 R U2P 15 ，额定电流 IPU 0.2 A，由 R 15 RARV 15 000 ，依据公
11、式法 “ 大内小外 ” 的原则，可知电流表应采用外接法，故选 B. (3)在灯泡的 IU 图象上作出电源的 IU 图线，交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压，此时 P 灯 IU 0.11 W 0.1 W. 答案 (1)A (2)B (3)0.1 典例 4 在做 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧 .实验中得到了多组数据，通过描点连线在 IU 坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示 . 甲 (1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代 替导线连接电路 . 【 精品教育资源文库 】 乙 (2)根据图甲所示，可确定小灯泡的功率 P 与 U2和 P 与 I2的关系，下列示意图中合理的是 . A B C D 解析 (1)由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小灯泡电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法 .(2)随着电压或电流的增大，小灯泡的电阻增大，小灯泡的电功率与电压或电流的关系分别为 P U2R或 P I2R，所以 PU2图线上的点与原点连线的斜率 (表示小灯泡电阻的倒数 )应不断减小， PI2图线上的点与原点连线的斜率(表示小灯泡的电阻 )不断增大， D 正确 . 答案 (1)电路图、实物图分别如图 1、 2 所示 (2)D 图 1 图 2
