1、实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线一、伏安法测电阻1伏安法测电阻的两种电路形式比较接法内接法外接法电路图误差原因电流表分压，U测UxUA电压表分流，I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值适用条件控制方式限流式分压式电路组成电压调节范围 RL EULE RLR0 0ULE电流调节范围 E E IL RLR0 RL E 0IL RL闭合开关前触头应处位置b 端a 端比较 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小2.两种控制电路(1)两种控制电路比较.(2)两种控制电路的选择下列三种情况必须选用分压式接法a要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时(如测定导体的伏安特性、校
2、对改装后的电表等电路)b当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若用限流法，RL 两端电压变化不明显)c若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过 RL 的额定值时，只能采用分压接法下列情况可选用限流式接法a测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且 RL 与 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流式接法b电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法c没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流
3、式接法准确原则：减少误差各电表示数不少于量程的；测多3器材的选择(1)选择原则安全原则：不超过各仪表、元件允许的最大电流13组数据，要求电表示数在大范围内可调；选内阻较大的电压表、内阻较小的电流表能耗少的原则：变阻器通常选限流接法，选择最大阻值与待测电阻的阻值比较接近且稍大一些的变阻器分压接法时，选阻值较小而额定电流较大的(2)选择步骤估算电流和电压的最大值，确定实验器材中的电压表和电流表根据待测电阻的大约值确定滑动变阻器，选择最大值与待测电阻差不多的滑动变阻器根据待测电阻的阻值大小确定安培表的内外接，根据实验要求确定滑动变阻器的接法，画出实验电路图4实物连线：从电源的正极出发，将串联部分电路
4、连接好，注意电表的量程问题，最后连上电压表连线后需要检查电表的正负极，检查电流是否从正极流入，从负极流出连线一律连在接线柱上，不交叉二、描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线1实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律2实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值的变化，从而了解它的导电特性3实验器材：小灯泡、电流表、电压表、滑
5、动变阻器、电源、开关、导线、坐标纸4实验步骤(1)按电路图连接好电路实验电路图如图 S81 所示；实物接线图如图 S82 所示图 S81图 S82(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组 U、I 值，记录于表格(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的U、I 值，记录于表格(4)断开电键，整理好器材(5)在坐标纸上以 I 为横轴，以 U 为纵轴，并选取适当的单位(6)用描点法在坐标纸上标出各组 U、I 值的对应点位置(7)用平滑曲线将各点依次连接起来次数 n1234567891011电压 U电流 I(1)对一纯电阻用电器，有I.因此，当R为定值时，I(8)分析小
6、灯泡伏安特性曲线的变化规律记录表格：5.实验注意事项对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：URU 图线应为一条过原点的直线但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近2000，灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线(2)实验用的小灯泡通常为“3.8 V 0.3 A”一类小电珠，其在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法(3)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接题组1伏安法测电阻1用伏安法测量某一电阻 Rx 的阻值，现有实验器材如下：A待测电阻 Rx(阻值约 5，额
7、定功率为 1 W)B电流表 A1(量程 00.6 A，内阻为 0.2C电流表 A2(量程 03 A，内阻为 0.05)D电压表 V1(量程 03 V，内阻为 3 k)E电压表 V2(量程 015 V，内阻为 15 k)F滑动变阻器 R0(050)G蓄电池(电动势为 6 V)、开关、导线(1)为了较准确测量 Rx 阻值，电流表、电压表应选_(填器材前面的选项字母)(2)在下面的虚线框内画出实验电路图图33答案：(1)B、D(2)如图 33 所示2有一只电阻 Rx，其阻值大约在 4050 之间，需要进一步测定其阻值现有的器材有：电池组 E(电动势 9 V，内阻约为 0.5)伏特表 V(量程 010
8、 V，内阻约 20 k)毫安表 A1(量程 050 mA，内阻约 20)毫安表 A2(量程 0300 mA，内阻约 4)滑动变阻器 R1(0100，额定电流 1 A)滑动变阻器 R2(01700，额定电流 0.3 A)电键一只，导线若干有两种可供选择的电路如图 S83 甲、乙所示实验中要求多测几组电流、电压值图 S83为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器要便于调节，在实验中应选图_所示的电路，应选代号为_的毫安表和代号为_的滑动变阻器该实验的系统误差主要是由_引起的，这个因素总是使实验的测量值比真实值偏_A2R1电压表分流小甲题组2描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线3(2010
9、 年湛江二模)某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，误将电流表和电压表接成如图 S84 所示的电路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是_若本实验给定电压表(内阻约为 5 k)、电流表(内阻约为 4)、滑动变阻器、电源、开关、小灯泡(额定电压 3.8 V)及导线若干，要求小灯泡的电压从零开始增大，实验应选择图S85 中的电路图是_该同学描出的伏安特性曲线如图 S86 所示，从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压的增大而_，当给小电灯泡加额定电压 3.8 V 时，其电阻为_(结果保留三位有效数字).S84S85S86答案：不亮乙逐渐增大(或增大)11.9 4某学习小组要描绘
10、一只小电珠(2.5 V0.5 A)的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：A电源 E(电动势为 3.0 V，内阻不计)B电压表 V1(量程为 03.0 V，内阻约为 2 k)C电压表 V2(量程为 015.0 V，内阻约为 6 k)D电流表 A1(量程为 00.6 A，内阻约为 1)E电流表 A2(量程为 0100 mA，内阻约为 2)F滑动变阻器 R1(最大阻值 10)G滑动变阻器 R2(最大阻值 2 k)(1)为了减小实验误差，实验中电压表应选择_，电流表应选择_，滑动变阻器应选择_(填器材前面的选项字母)(2)为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，
11、并画在虚线框中U/V00.511.522.5I/A00.17 0.30 0.39 0.45 0.49(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线图 S87(4)如果用一个电动势为 1.5 V、内阻为 3 的电源与该小电珠组成电路，则该小电珠的实际功率为_(结果保留两位有效数字)答案：(1)B DF(2)如图 34 所示图 34图 35(3)如图 35 所示(4)0.19 W(0.180.20 W 均可)解析：因为电压要求范围宽，滑动变阻器选用分压式接法；电压表、电流表选择时，在保证安全的前提下，选用小量程电表；由于R ，用外接法；计算实际
12、功率时应画电源的IU 图线与小电珠的伏安特性曲线相交AV R R题型1伏安法测电阻的综合运用【例1】伏安法测电阻时，使用的电源电压是 3 V，电压表有 03 V 和 015 V 两个量程，电流表有 00.6 A 和 03 A两个量程，估计待测电阻的阻值约为 10.则电压表应选择量程_，电流表应选择量程_(1)此实验的原理是_(2)在虚线框内画出实验电路图，并把图S88 的实物对应连接起来图 S88(3)实验中应测量的物理量是_和_，分别用_和_测量(4)连接电路时，开关应_，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于_(填“左”或“右”)端，滑动变阻器的作用是：_.(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图
13、 S89 所示，该次实验测得的电阻 Rx 为_.图 S89(6)如果要使电流表的示数变为 0.4 A，滑动变阻器滑片应向实物图中的_(填“左”或“右”)端移动，此时电压表示数为_ V.(7)若实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数却有明显偏转(示数较大)，则电路中发生故障的原因是_.解析：根据电源电动势可知电压表应选量程3V，由I可(1)根据部分电路欧姆定律I得R.UR知电流表应选量程0.6 A.U UR I(2)因为是测小电阻，故电流表采用外接法，电流、电压测量没要求，故滑动变阻器采用限流接法得Rx5.(5)电压表的示数为2.40 V，电流表的示数为0.
14、48 A，由RUI(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻值变化大的方向移动，此时电压表示数为UIR2 V.(7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱接触不良(2)如图36 所示图36(3)电阻两端电压 通过电阻的电流 电压表 电流表答案：03 V00.6 A(4)断开 左改变被测电阻两端电压(5)5 (6)左 2(7)待测电阻两端接线柱接触不良1给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可忽略不计)、一个开关、一个已知阻值的电阻 R 和导线若干，如何测出未知电阻 Rx?(1)画出你设计的电路图；(2)简要
15、说明测量步骤；(3)写出 Rx 的表达式(3)RxR.答案：解：(1)如图37 所示图37(2)把Rx 与已知阻值的电阻R 并联在电路中，用电流表分别测出通过Rx 及已知阻值R 的电流Ix 和 I.IIx题型2描绘小电珠的伏安特性曲线【例2】(2010 年盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线 a、b、c、d、e、f、g 和 h 按图 S810 所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：图 S810图 S811(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是图 S810 中的_(填导线字母)导线
16、断路(2)某同学测出电源和小电珠的 UI 图线如图 S811 所示，将小电珠和电阻 R 串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则 R_.(3)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲)线分别如图 S812 中的甲、乙、丙，下列说法正确的是(图 S812Aa 能作为标准电阻使用Bb 能作为标准电阻使用Cb 的阻值随电压升高而增大Dc 的阻值随电压升高而增大又由小电珠的UI图线得R灯1.2，解得R0.8.解析：(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度发生变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g 导线断路(2)由电源的UI 图线知电源电动势E3
17、.0 V，内阻 r1，当小电珠与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得 EI(RrR灯)，UI(3)因a 元件的IU 图象是直线，说明a元件的电阻不变，故可作为标准电阻，A 正确，B 错误因IU 图线斜率的倒数表示电阻值的变化，故 C 正确，D 错误答案：(1)g (2)0.8 (3)AC2有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的 IU 图线现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻 10 k)B电压表(015 V，内阻 20 k)C电流表(03 A，内阻 1)D电流表(00.6 A，内阻 0.4)E滑动变阻器(10，2 A)F滑动变阻器(500，1 A)G学生电源
18、(直流 6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图 S813 甲而不选用图 S813 乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.图 S813(2)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(3)把图 S814 中所示的实验器材用实线连接成实物电路图图 S814图 38答案：(1)描绘小电珠的伏安特性曲线所测数据需从零开(2)A D E始，并要多取几组数据(3)如图 38 所示【例题】图 S815 甲所示为某同学测绘额定电压为 2.5 V的小电珠的 IU 图线的实验电路图图 S815易错点实验电路的实物连线(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接成
19、完整的实验电路图 S816(2)开关 S 闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于_(“A 端”、“B 端”或“AB 正中间”)(3)已知小电珠灯丝在 27 时电阻值约为 1.5，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，热力学温度 T 与摄氏温度 t 的关系为T273t，根据图 S816 所示的小电珠的 IU 特性曲线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为_(保留两位有效数字)答案：(1)如图 S817 所示图 S817(2)A 端(3)1.6103方法点拨：解决此类实验电路的实物连线问题分三步走：(1)将电源、开关、滑动变阻器串联成回路(滑动变阻器接下面两个接线柱).(2)将待测电阻、安培
20、表串联，串联后其中一端接滑动变阻器下面的接线柱，另一端接在滑动变阻器的金属杆上.(3)最后并联上电压表.1用伏安法测量一个定值电阻的实验所需的器材实物如图S818 所示，各器材规格为：A待测电阻 Rx(约 100)B直流毫安表(量程 010 mA，内阻 50)C直流电压表(量程 03 V，内阻 5 k)D直流电源(输出电压 3 V，内阻可不计)E滑动变阻器(015，允许最大电流 1 A)F电键一个，导线若干根据器材的规格和实验要求，在下面的虚线框中画出实验电路图，并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路图 S818答案：如图 39 所示图 392(2010 年成都模拟)为了研究某电阻元件 Rx
21、 的伏安特性，某同学设计了图 S819 甲所示的电路，图中电流表 mA 的量程为 5 mA，内阻约为 10；电压表 V(已接入电路但图中未画出)量程为 3 V，内阻约为 3 k；电源电动势 E 为 6 V，内阻不计(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A阻值 0100，允许通过的最大电流为 0.3 AB阻值 010，允许通过的最大电流为 0.5 AA本实验应选的滑动变阻器是_(填“A”或“B”)(2)正确连线后，测得数据如下表：请你根据以上数据，在图乙中完成该实验的实物连线U/V0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.3 2.7 3.0I/mA1.5 1.7 1.9 2.3 2.7
22、 2.9 3.3 3.8 4.2图 40图 S819答案：如图 40 所示1(2011 年广东卷)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)、滑动变阻器、多用电表、电流表、学生电源、开关、导线若干(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_(填“1”、“10”或“100”)倍率的电阻挡；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图 S820 所示，结果为_.图 S820(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图 S821 完成实物图 S822 中的连线图 S821图 S822数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I
23、/A0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片 P 置于_端，为使小电珠亮度增加，P 应由中点向_端滑动(4)下表为电压等间隔变化测得的数据为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_(填“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”)间多测几组数据.解析：(1)由PU2R，可求得小电珠正常工作时的电阻约为10，未工作时的电阻要小于10，故选择“1”挡粗测(3)为防止电表中电流过大烧坏电表，故滑动变阻器滑片应置于 a 端，向b 端滑动可增加小电珠两端电压，使亮度增加(4)ab 间电流变化范围较大，当电流较小时，UI 为直线，随
24、着电流增大，图线变为曲线，所以此段应多测几组数据7.5答案：(1)1(3)A B(4)ab(2)如图 41 所示图 412(2011 年重庆卷)在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图 S823 示电源内阻不计，导线连接良好若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合 S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：a电珠 L 不亮；电流表示数几乎为零b电珠 L 亮度增加；电流表示数增大c电珠 L 开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d电珠 L 不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述 a、b、c、d 四种现象对应的电路序号为()图 S823ABCD解析：电路中
25、电珠L 与滑动变阻器的左边部分并联，当滑片向右滑时，其并联电压增大，电珠L 亮度增加，同时电路总电阻减小，电流表示数增大，其现象同b 所述；电路中电流表与电珠L 并联，将电珠短路，电珠不亮，由于电流表内阻很小，电路电流很大，当滑片向右滑时，滑动变阻器电阻减小，电路中电流增大，电流表线圈将被烧断，此时电珠L 被接入电路，突然发光，其现象同c 所述；电路中电珠L 和电流表并联后与电压表串联，电珠L 被短路，电珠L 不亮，由于电压表的内阻很大，故电流表示数几乎为零，其现象同a 所述；电路中电压表与电珠L串联后与电流表并联，电流表将电珠 L 和电压表短路，电珠L 不亮，当滑片向右滑时，电路电流增大，线圈将被烧坏，其现象同d所述综上所述，选项 A 正确答案：A
