1、实验7 测绘小灯泡的伏安特性曲线,(1)实验中电流表选用 (选填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选 用 (选填“R1”或“R2”)。 (2)请在图中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。 (3)采用上述电路正确测量,测得的电阻 (选填“大于”、“小 于”或“等于”)它的实际阻值,其原因是 。,答案 (1)A1 R1 (2)如图所示(3)大于 电流表分压,解析 (1)电路中可能出现的最大电流Im= = A=9 mA,则电流表 选择A1;滑动变阻器要用分压式接法,则要选择阻值较小的R1; (2)因RxRA,则电流表内接;滑动变阻器用分压式接法; (3)采用上述电路正确测量,测得的电阻大于它的实际
2、阻值,是电流表的 分压造成的。,B.从额定电流开始慢慢减小到0 C.随意移动滑片,测出想测的电压电流值即可 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,请仔细观察该图像,然后描述小灯泡的电阻变化规律: 。 (4)当电压为2.4 V时,小灯泡的电阻为。(结果保留一位小数),考点二 实验数据处理与误差分析,1.电学实验电路设计的思路与方法 (1)首先应明确题目的要求,看清题目要求测定什么物理量,验证、探究 什么物理规律,或要求设计达到何种标准的电路等。其设计原则是:安 全、方便、经济。 (2)测量电路的选择。 (3)控制电路的选择。 下列情况滑动变阻器应采用分压式接法,题设条件中所提供的电表量程
3、或电阻的最大允许电流不够。 题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联 的其他电阻的阻值。 题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化。 2.实物连线的原则 (1)先串后并,接线到柱,注意量程和正负。 (2)对限流电路,用笔画线代替导线,从电源正极开始,把电源、开关、滑 动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正、负 接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。,(3)对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部 分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头, 比较该接头和滑动变阻器滑片的电势高低,根据“伏安法”部分电表 正、
4、负接线柱的情况,将“伏安法”部分接入该两点。 3.实验结果与数据分析 (1)结果:描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线,而是向横轴弯 曲的曲线。 (2)分析:曲线向横轴弯曲,即斜率变小,电阻变大,说明小灯泡灯丝的电阻 随温度升高而增大。,例2 由金属丝制成的电阻器阻值会随温度的升高而变大。某同学为 研究这一现象,亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的电压与电流的 关系图线。可供选择的实验器材有: A.待测电阻器R(2.5 V,1.2 W) B.电流表A(00.6 A,内阻为1 ) C.电压表V(03 V,内阻未知) D.滑动变阻器(010 ,额定电流为1 A) E.电源(E=3 V,内阻r=
5、1 ),F.定值电阻R0(阻值为5 ) G.开关一个和导线若干 (1)实验时,该同学采用电流表内接法,并且电阻器两端电压从零开始变 化,请在虚线框内画出实验电路图。 (2)按照正确的电路图,该同学测得实验数据如下:,其中,I是电流表的示数,U是电压表的示数, UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算 补全表格中的空格,然后在图中画出电阻器 的UR-I图线。 (3)该同学将本实验中的电阻器R以及给定 的定值电阻R0二者串联起来,接在本实验 提供的电源两端,则电阻器的实际功率是 W(结果保留两位小数)。,答案 (1)如图甲所示 (2)如表所示 如图乙所示 (3)0.32,解析 (1)要使电阻器两端的
6、电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分 压式接法。 (2)电压表的示数减去电流表的分压即电阻器两端的电压,即UR=U-IRA, 据此计算出电阻两端的实际电压,根据数据描点连线,作出电阻器的伏 安特性曲线。 (3)由UR+I(r+R0)=E得UR=E-I(r+R0),作出电源的UR-I图像,如图丙中直线所 示,由此图线与电阻器的UR-I图线的交点可得,将电阻器R及给定的定值 电阻R0串联起来接到本实验提供的电源两端时电阻器两端的电压UR=,0.9 V,电流I=0.35 A,电阻器的实际功率为P=URI0.32 W。,变式2 用如图(甲)所示的电路图研究额定电压为2.4 V的灯泡L的伏安 特性,并测
7、出该灯泡在额定电压下工作时的电阻值。(1)在闭合开关S前,滑动变阻器触头应该放在 (选填“a”或,“b”)端。 (2)按电路图甲测出的灯泡电阻值比真实值 (选填“偏大”或 “偏小”)。所得到的图像如图乙所示,在额定电压下小灯泡的实际功 率P= W,I-U图像是一条曲线而不是直线的原因是 。,答案 (1)a (2)偏小 1.2 电阻率随温度升高而升高,解析 (1)闭合开关前,应将滑动触头a端,以保护电流表; (2)根据欧姆定律,电阻测量值为R测= ,若考虑电压表内阻影响,待测电 阻的真实值为R真= ,比较可知R测R真,所以测出的灯泡电阻值比真实 值偏小;根据图乙知U=2.4 V时对应的电流I=0
8、5 A,所以小灯泡在额定电 压下的实际功率为P实=UI=1.2 W,根据欧姆定律应有I= ,可见I-U图像 上的点与原点连线的斜率的倒数等于灯泡的电阻,由于连线的斜率逐渐 减小,所以小灯泡的电阻随温度的升高而增大,即I-U图像是一条曲线而 不是直线的原因是小灯泡的电阻随温度的升高而增大。,考点三 实验拓展与实验创新,例3 (2018课标,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2 5 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图 中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0 ;电源 E(6 V,内阻可忽略);电压表 (量程150 mV);
9、定值电阻R0(阻值20.0 ),滑 动变阻器R1(最大阻值为1 000 );电阻箱R2(阻值范围0999.9 );单刀开 关S1,单刀双掷开关S2。,图(a) 实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 。将S2与1 端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的 滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍,为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温 度下R2的阻值,直至温度降到25.0 。实验得到的R2-t数据见下表。,回答下列问题: (1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到
10、 (填“a”或“b”)端; (2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线; (3)由图(b)可得到RT在25 80 范围内的温度特性。当t=44.0 时, 可得RT= ;,(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 ,则手心温度为 。,答案 (1)b (2)如图所示 (3)450 (4)620.0 33.0,解析 本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。 (1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入 电路的阻值最大的位置,即b端。(2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲 线,让尽可能多的点
11、落在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。(3)由R2-t图线知,当t=44.0 时,RT=450 。(4)电阻箱的读数为(6100+210+01+00.1)=620.0 ,由R2-t图 像知,当R2=620.0 时,t=33.0 。,变式3 (2017课标,23,10分)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
12、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。 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)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”)。 (3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 )和题给器材连接成图(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2位小数),答案 (1)实验电路原理图如图所示(2)增大 增大 (3)0.39 1.17,(3)当R全部电阻接入电路时,通过灯泡的电流最小,灯泡实际消耗的功率 最小。设此时灯泡两端电压为U、通过的电流为I,由闭合电路欧姆定 律得E0=U+I(R+r),代入数据得I=0.4 A-0.1U,在灯泡的伏安特性曲线坐标 系中作出I=0.4 A-0.1U的图线,两图线的交点坐标即此时灯泡两端电压 与通过灯泡的电流,有U=1.75 V、I=225 mA,故最小功率为Pmin=IU=0.39 W。当R接入电路中的阻值等于0时,电路中电流最大、灯泡实际消耗的 功率最大。同理可得Pmax=1.17 W。,
