實驗八描繪小電珠的伏安特性曲線

實驗八描繪小電珠的伏安特性曲線第一頁，共四十一頁，2022年，8月28日【預(yù)備知識】滑動變阻器的限流接法和分壓接法1．兩種接法比較抓綱扣本·落實基礎(chǔ)第二頁，共四十一頁，2022年，8月28日第三頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.分壓和限流電路的選擇原則(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式電路．(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用分壓式電路．(3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路．第四頁，共四十一頁，2022年，8月28日(4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、能耗低．【實驗?zāi)康摹?．描繪小燈泡的伏安特性曲線．2．分析曲線的變化規(guī)律．【實驗原理】用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在I－U坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來，就得到小電珠的伏安特性曲線．第五頁，共四十一頁，2022年，8月28日【實驗過程】1．確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按圖實Ⅷ－1所示的原理圖連接好實驗電路．【實驗器材】小電珠(“4V,0.7A”或“3.8V,0.3A”)、4V～6V學(xué)生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆．第六頁，共四十一頁，2022年，8月28日2．把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S.3．改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.4．在坐標(biāo)紙上以電流I為縱軸，以電壓U為橫軸建立坐標(biāo)系，并選取適當(dāng)?shù)膯挝唬妹椟c法在坐標(biāo)紙上標(biāo)出各組U、I值對應(yīng)點的位置．用平滑曲線將各點依次連接起來，便得到小燈泡的伏安特性曲線．分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律．5．?dāng)嚅_電源，整理好器材．第七頁，共四十一頁，2022年，8月28日【誤差分析】1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，則電流示數(shù)偏大．2．測量時讀數(shù)帶來誤差．3．在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差．第八頁，共四十一頁，2022年，8月28日【注意事項】1．本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法．2．本實驗要作出I－U圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法．3．為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端．4．加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓．5．連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，絕對不要畫成折線．第九頁，共四十一頁，2022年，8月28日［例1］(2013·福州模擬)圖實Ⅷ－2所示為“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5V.剖題探法·突破考點考點一實驗操作及數(shù)據(jù)分析第十頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)完成下列實驗步驟：①閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，________；②閉合開關(guān)后，逐漸移動變阻器的滑片，________；③斷開開關(guān)，…….根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線．(2)在虛線框中畫出與實物電路相應(yīng)的電路圖．第十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日(3)實驗中得到了小燈泡的U－I圖象如圖實Ⅷ－3所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而________．(選填“增大”“減小”或“不變”)第十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日[解析]

(1)①在分壓電路中為了保護(hù)燈泡所在支路，開關(guān)閉合前，滑動變阻器與燈泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零，因此滑片應(yīng)靠近左端．②要描繪小燈泡的伏安特性曲線，需測多組數(shù)據(jù)，且要求電流、電壓從零變化到額定值．(2)電路原理圖如下圖所示．第十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日(3)因U－I圖象的斜率隨電壓的增加而增大，故小燈泡的電阻隨電壓的增加而增大．[答案]

(1)①使它靠近變阻器左端的接線柱②增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓(2)見解析圖(3)增大[特別提醒]

“測定金屬的電阻率”與“描繪小燈泡的伏安特性曲線”兩個實驗都是電阻的測量實驗，但描繪小燈泡的伏安特性曲線必須要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器必須采用分壓式接法，而測量金屬的電阻率的實驗電流表的內(nèi)、外接和滑動變阻器的接法需要依據(jù)待測電阻的阻值大小來確定．第十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日考點二實驗原理的理解及電路設(shè)計第十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)甲同學(xué)設(shè)計了如圖實Ⅷ－4甲所示的電路來進(jìn)行測量，當(dāng)通過L的電流為0.46A時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時L的電阻為________Ω.第十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日(2)乙同學(xué)又設(shè)計了如圖實Ⅷ－5所示的電路來進(jìn)行測量，電壓表指針指在最大刻度時，加在L上的電壓值是________V.第十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日(3)學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計電路．請你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖實Ⅷ－6所示的虛線框內(nèi)補畫出實驗電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號．第十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日第十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日[答案]

(1)5

(2)4

(3)見解析[規(guī)律總結(jié)]內(nèi)阻已知的電流表可以充當(dāng)電壓表，也可以串聯(lián)一個電阻箱或定值電阻來擴(kuò)大電壓表的量程．同理內(nèi)阻已知的電壓表也可以充當(dāng)電流表，或者通過并聯(lián)一個小電阻來擴(kuò)大量程．在電學(xué)的設(shè)計性實驗中，要注意內(nèi)阻已知的電流表和內(nèi)阻已知的電壓表的靈活應(yīng)用．第二十頁，共四十一頁，2022年，8月28日1．“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗電路如圖實Ⅷ－7所示，所用小電珠的額定電壓是3.8V．關(guān)于該實驗的系統(tǒng)誤差，下列說法中正確的是達(dá)標(biāo)訓(xùn)練·技能過關(guān)第二十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日A．系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的，電壓越大誤差越大B．系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的，電流越大誤差越大C．系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的，電源內(nèi)阻越大誤差越大D．系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時的估讀引起的，電壓越大誤差越大解析由于電流表測定的是電壓表和小燈泡的電流之和，電壓表的讀數(shù)是小燈泡兩端的實際電壓，且電壓表分流越大，該實驗的系統(tǒng)誤差越大，故選項A正確．答案

A第二十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日2．圖實Ⅷ－8中所示器材為某同學(xué)測繪額定電壓為2.5V的小燈泡的I－U特性曲線的實驗器材．(1)根據(jù)實驗原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實驗電路圖連接完整．第二十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日(2)開關(guān)S閉合之前，圖中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于________．(選填“A端”、“B端”或“AB中間”)(3)實驗中測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，在圖實Ⅷ－9中畫出小燈泡的I－U特性曲線．U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27第二十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日解析

(1)對于描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗，電流和電壓要從零開始調(diào)節(jié)，故本實驗必須使用滑動變阻器分壓式接法；由于小燈泡的電阻較小，實驗室中的電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡的電阻，故采用電流表外接法進(jìn)行伏安法測電阻；在連接實物圖時要注意電表的量程與正負(fù)極．(2)在實驗開始前要檢查電路的安全性，為了保護(hù)電流表和電壓表，需要將滑動變阻器的分壓值調(diào)為零，即將滑片置于A位置．(3)見答案．第二十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日答案

(1)如圖所示第二十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日(2)A端(3)如圖所示第二十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日第二十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)在實驗過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于最________端；(填“左”或“右”)(2)在實驗過程中，已知各元器件均無故障，但閉合開關(guān)S后，無論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因是________點至________點的導(dǎo)線沒有連接好；(圖甲中的黑色小圓點表示接線點，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請?zhí)顚憟D甲中的數(shù)字，如“2點至3點”的導(dǎo)線)(3)該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖Ⅷ－10乙所示，則小電珠的電阻值隨工作電壓的增大而________．(填“不變”、“增大”或“減小”)第三十頁，共四十一頁，2022年，8月28日解析

(1)滑動變阻器為分壓接法，開關(guān)S閉合前應(yīng)使并聯(lián)小電珠的電壓為零，故滑片P要置于最左端．(2)電壓表、電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，說明P點在左端時，仍有電流流過小電珠，故為1點至5點導(dǎo)線沒有連接好．(3)在I－U圖象中斜率隨電壓增大而減小，說明電阻增大．答案

(1)左(2)1

5

(3)增大第三十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日第三十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)為了調(diào)節(jié)方便，測量盡可能準(zhǔn)確，實驗中應(yīng)選用電壓表________，電流表________，滑動變阻器________．(填器材前的選項符號，如A、B)(2)為使實驗誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請在下面的方框中畫出實驗電路圖．第三十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日(3)P為圖實Ⅷ－11中圖線上的一點，PN為圖線上P點的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則由圖可知：隨著所加電壓的增加，小燈泡的電阻將________(填“增大”“減小”或“不變”)；對應(yīng)P點，小燈泡的電阻值約為________Ω(保留三位有效數(shù)字)．第三十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日答案

(1)A

D

E

(2)見解析圖(3)增大5.33第三十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日5．我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導(dǎo)電．某同學(xué)設(shè)計了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實驗，得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示通過鉛筆芯的電流和其兩端的電壓)：U/V0.000.400.801.201.602.00I/A0.000.100.180.280.380.48第三十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日第三十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日(2)在虛線框中畫出實驗電路圖；第三十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在圖實Ⅷ－13所示的