1、第八章 恒定电流,实验九描绘小电珠的伏安特性曲线,过好双基关,1.实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和 的关系.2.实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、 、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.,温度,滑动变阻器,图1,(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.,3.实验步骤(1)画出电路图(如图1甲所示).,(3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中.(4)数
2、据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点.将描出的点用 的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线.,平滑,4.实验器材选取(1)原则：安全；精确；操作方便.(2)具体要求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.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.电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的 以上.从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻 的滑动变阻器，分压式接法要选用 阻值的滑动变阻器.,相近,较小,1.注意事项(1)电路的连接方式：电
3、流表应采用 接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大.滑动变阻器应采用 接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化.(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.,外,分压式,(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差. 2.误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值 于真实值.
4、(2)测量时读数带来误差.(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.,大,研透命题点,例1(2017全国卷23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表 (量程3 V，内阻3 k)；电流表 (量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干.(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图.,命题点一教材原型实验,基础考点自主悟透,答案,解析,答案见解析图,解析电压表量程为3 V，要求能够实现在03.
5、8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻RL 故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示.,由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”).,(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图2(a)所示.,答案,解析,图2,增大,增大,解析由IU图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R 知，灯丝的电阻率增大.,(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器
6、材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为 W，最大功率为 W.(结果均保留两位小数),答案,解析,0.39,1.17,解析当滑动变阻器的阻值最大为9.0 时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E0UI(Rr)得U10I4，作出图线如图所示.,由交点坐标可得U11.78 V，I1221 mA，P1U1I10.39 W；当滑动变阻器电阻值R0时，灯泡消耗的功率最大，由E0UI(Rr)得，IU4，作出图线如图所示.由交点坐标可得，U23.70 V，I2315 mA，最大的功率为P2U2I21.17 W.,解析由
7、于灯泡的电阻大约在几欧左右，为了便于测量，滑动变阻器选择010 的.,变式1小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，将实验数据记录在下表中：,答案,解析,(1)实验室有两种滑动变阻器供选择：A.滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流3 A)B.滑动变阻器(阻值范围02 000 、额定电流1 A)实验中选择的滑动变阻器是 .(填写字母序号),(2)在图3甲中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整.,答案,解析,图3,答案见解析图,解析由于灯泡的电压和电流从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法；电流表采用外接法.实物连线图如图甲所示.,(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至 (选填“左”
8、或“右”)端.,答案,解析,左,解析为了保护测量电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至最左端.,(4)利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的UI图线.,解析,答案,答案见解析图,解析小灯泡的UI图线如图乙所示.,(5)他们在UI图象上找到小灯泡工作电压为2.0 V时坐标点，计算此状态的电阻值时，小明提出用图象上该点曲线斜率表示小灯泡的阻值；小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值.你认为 (选填“小华”或“小明”)的方法正确.,答案,解析,小华,解析根据欧姆定律知，R 电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率，故小华正确.,变式2(2017广东华南三校联考)为探究小灯泡L的伏安特性曲线，提供
9、了以下器材：小灯泡L：规格“4.0 V2.8 W”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r20.2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干.,(1)某同学设计了如图4甲所示的电路来进行测量，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 ，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，电压表的读数为 V，此时L的电阻为 .,答案,解析,图4,左端,2.30,5,解析为保证安全且不损坏电路元件，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于左
10、端.题图乙电压表量程为3 V，则读数为2.30 V，L的电阻R 5 .,(2)要想更准确完整地描绘出L的伏安特性曲线，需要重新设计电路.请你利用所提供器材，在图5中的虚线框中补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号.,答案,解析,图5,答案见解析图,解析如图所示,(3)根据实验测得的数据，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图6，若将该灯泡接到E1.5 V、r3.0 的电源两端，则灯泡实际消耗的功率P_ W.(结果保留两位有效数字),答案,解析,图6,0.18,解析在图中画出电源的IU图线，由两图象交点可知，灯泡两端电压U0.9 V，电流I0.20 A，灯泡实际功率P0.90.20 W0.18 W.
11、,(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图7(a)所示，读数为 .据此应选择图中的 (填“(b)”或“(c)”)电路进行实验；,例2某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等.,答案,解析,命题点二实验拓展与创新,能力考点师生共研,图7,10,(b),解析由题图(a)可知，多用电表的读数为10 ，由于元件的电阻较小，电路应选用电流表外接法，即选择图(b)电路.,(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐 (填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元
12、件X换成元件Y，重复实验；,答案,解析,增大,解析当滑动变阻器的滑片向右移时，电流表的示数增大.,(3)如图(d)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件 (填“X”或“Y”)是非线性元件；,答案,解析,Y,解析由于元件Y的UI图线是曲线，因此Y是非线性元件.,(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路图如图(e)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V.利用图(d)可算得E V.r (结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表).,答案,解析,3.2,0.50,解析设线性元件的电阻为R，由UI图
13、线可知，R 10 ，则S1、S2均闭合时，E0.3 A(10 r)，S1闭合、S2断开时，E0.1 A(10 21 r)，解得E3.2 V，r0.50 .,变式3某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图8所示，图中定值电阻R1 k，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 k；电源电动势E为12 V，内阻不计.,图8,解析滑动变阻器A允许的最大电压为0.3200 V60 V12 V，滑动变阻器B两端所能加的最大电压为0.520 V10 V12 V，为保证安全，滑动变阻器应选A.,(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A.阻值0200 ，额定电流0.3 AB.阻值020 ，额定电流0.5 A应选的滑动变阻器是 (填“A”或“B”).正确接线后，测得数据如下表：,答案,解析,(2)由以上数据分析可知，电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)；,答案,解析,P,解析由表中实验数据可知，电学元件电阻的最小测量值约为：R 1 163.6 ，电流表内阻约为5 ，电压表内阻约为10 k，相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此电压表应并联在M与P之间.,(3
