高三物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)8：描繪小燈泡的伏安特性曲線 新人教

實(shí)驗(yàn)8：描繪小燈泡的伏安特性曲線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿枥L小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理利用電流表測(cè)出通過小燈泡的電流，利用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U,I)值，在U-I坐標(biāo)系中描出各組對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線了。三、實(shí)驗(yàn)器材小燈泡(3.8V,0.3A)或(9V,0.7A)一個(gè)，電壓表(0~3V~15V)與電流表(0~0.6A~3A)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)一個(gè)，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，坐標(biāo)紙、鉛筆。

四、實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)小燈泡上標(biāo)出的額定電壓和額定電流，選定電源的輸出電壓和電表的量程；2.將小燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖7-4-1所示的電路；3.將滑片移動(dòng)到右端，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，讀出并記錄多組U、I數(shù)值，將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中；4.斷開開關(guān)，拆除電路。.五、數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中的U、I數(shù)據(jù)記入下表中(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標(biāo)系，選取合適的標(biāo)度；(2)在坐標(biāo)紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用一條平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線。六、誤差分析1.電表的精度和讀數(shù)帶來的誤差；2.描點(diǎn)、作圖所帶來的誤差；3.對(duì)圖象進(jìn)行分析計(jì)算所帶來的誤差。七、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)前注意檢查電表是否指零，如果不指零，要調(diào)節(jié)定位螺絲使指針指零。經(jīng)過計(jì)算可知，小燈泡電阻較小，為了減小誤差，電流表采用外接法，為了使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；2.實(shí)驗(yàn)過程中為了減小誤差，電壓表量程要進(jìn)行變換。當(dāng)U≤3V時(shí)采用0~3V量程；U>3V時(shí)采用0~15V量程；3.閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移到一端，使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡兩端的電壓能從零開始逐漸增大，在滑片移動(dòng)的過程中，加在小燈泡兩端的電壓不要超過小燈泡的額定電壓。4.畫U-I圖線時(shí)，不要畫成折線，要用平滑曲線連接，如果有個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍棄。U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0.【例1】［2009年高考福建理綜卷］某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件。圖7-4-2為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對(duì)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)室備有下列器材：

(1)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用______；電壓表應(yīng)選用______；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_____。(以上均填器材代號(hào))(2)為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。(3)若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請(qǐng)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)？相同點(diǎn)：__________________________________________________________________________________，不同點(diǎn)：__________________________________________________________________________________。熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)儀器、電路的選擇圖7-4-2器材(代號(hào))規(guī)格電流表(A1)電流表(A2)電壓表(V1)電壓表(V2)滑動(dòng)變阻器(R1)滑動(dòng)變阻器(R2)直流電源(E)開關(guān)(S)導(dǎo)線若干量程0~50mA，內(nèi)阻約為50Ω量程0~200mA，內(nèi)阻約為10Ω量程0~3V，內(nèi)阻約為10kΩ量程0~15V，內(nèi)阻約為25kΩ阻值范圍0~15Ω，允許最大電流1A阻值范圍0~1kΩ，允許最大電流100mA輸出電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)A2V1R1該元件的電阻值隨電壓的升高而減小，而小電珠的電阻值隨電壓的升高而增大。通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系。.【解析】(1)由圖7-4-2可知，該電器元件的允許電壓小于3V,對(duì)應(yīng)的電流小于0.14A，其阻值范圍小于50Ω，故電流表應(yīng)選A2，電壓表應(yīng)選V1，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。(2)由RV=10kΩ,RA=10Ω知，應(yīng)用外接法；測(cè)量U、I的范圍較大，且從零開始測(cè)量，應(yīng)用滑動(dòng)變阻器的分壓接法，如圖7-4-3所示。(3)相同點(diǎn)：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系。不同點(diǎn)：該元件的電阻值隨電壓的升高而減小，而小電珠的電阻值隨電壓的升高而增大。圖7-4-3.現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡(圖7-4-4中用表示)的伏安特性曲線。要求所測(cè)電壓范圍為0.1V～4V?，F(xiàn)有器材：直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì))，電壓表(量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104Ω)，電流表(量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω)，電流表(量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω)，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值約為30Ω)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。如果既要滿足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是_____，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是_____。

1甲圖7-4-4A2.【例2】要描繪某電學(xué)元件(最大電流不超過6mA，最大電壓不超過7V)的伏安特性曲線，設(shè)計(jì)電路如圖7-4-5所示。圖中定值電阻R為1kΩ，用于限流；電流表量程為10mA，內(nèi)阻約為5Ω；電壓表(未畫出)量程為10V，內(nèi)阻約為10kΩ；電源電動(dòng)勢(shì)E為12V，內(nèi)阻不計(jì)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇：a.阻值0~200Ω，額定電流0.3Ab.阻值0~20Ω，額定電流0.5A本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是____(填“a”或“b”)。(2)正確接線后，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表：

a.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，電壓表是并聯(lián)在M與____(填“O”或“P”)之間的。b.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在圖7-4-6中畫出該元件的伏安特性曲線。(3)畫出待測(cè)元件兩端電壓UMO隨MN間電壓UMN變化的示意圖(無需數(shù)值)。熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理圖7-4-6圖7-4-7圖7-4-512345U(V)0.003.006.006.166.28I(mA)0.000.000.000.060.50U(V)678910I(mA)1.002.003.004.005.50.【解析】(1)由于電源內(nèi)阻不計(jì)，所以若使用變阻器b時(shí)，流過其電阻絲的電流(觸頭右側(cè)部分)I＞12/20A=0.6A＞0.5A，會(huì)燒毀變阻器，故只能用變阻器a。(2)a)由圖表格數(shù)據(jù)知，被測(cè)元件的電阻R=U/I在不同電壓下都在1kΩ以上，與電壓表內(nèi)阻很接近，故為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，即電壓表應(yīng)接在M與P兩點(diǎn)之間。b)以縱軸表示電流，以橫軸表示電壓建立坐標(biāo)系，在縱軸上以5小格(1大格)表示1mA，在橫軸上以5小格(1大格)表示1V，將表格中各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描繪在坐標(biāo)系中，然后用平滑的曲線將描出的各點(diǎn)連接起來，即得伏安特性曲線。(3)UMO隨MN間電壓UMN的變化如圖7-4-9所示。圖7-4-8圖7-4-9【答案】(1)a(2)a.Pb.見解析中圖7-4-8(3)見解析中圖7-4-9.

2某同學(xué)用圖7-4-10所示電路，測(cè)標(biāo)有“3.8V，0.3A”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。(1)除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A1(量程100mA,內(nèi)阻約2Ω)A2(量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω)電壓表：V1(量程5V，內(nèi)阻約5kΩ)V2(量程15V，內(nèi)阻約15kΩ）滑動(dòng)變阻器：R1(阻值范圍0～10Ω)R2(阻值范圍0～2kΩ)電源：E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻約為0.2Ω)E2(電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻約為0.04Ω)為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_____，電壓表______，滑動(dòng)變阻器______，電源______。(填器材的符號(hào))(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出R-U的圖象如圖7-4-11所示，由圖象可知，此燈泡在不工作時(shí)，燈絲電阻為\______Ω；當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí)，燈絲電阻為______Ω，燈泡實(shí)際消耗的電功率為_______W。(3)根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系。符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的______。圖7-4-10圖7-4-11A0.7811.51.5A2V1R1E2..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:43:42PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:43:42PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:43:42PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2