人教2023年高考物理一轮复习(全国版) 第9章 实验8　描绘小电珠的伏安特性曲线.docx

实验八　描绘小电珠的伏安特性曲线
目标要求　1.会选择实验器材、控制电路及测量电路.2.会根据电路进行正确的实物连线.
3.会实验操作并描绘出小电珠的伏安特性曲线．
实验技能储备
1．实验原理
(1)实验原理图：如图甲；
(2)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；
(3)图线的斜率反映电流与电压的关系．
2．实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．
3．进行实验及数据处理
(1)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．
(2)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．
(3)数据处理
①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．
③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线．
4．注意事项
(1)电路的连接方式：
①电流表应采用外接法：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．
②滑动变阻器应采用分压式接法：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．
5．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，使测得的电流值大于真实值．
(2)测量时读数带来误差．
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差．
考点一　教材原型实验
例1　(2021·河北卷·11)某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡
(6.3 V,0.15 A)，直流电源(9 V)，滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干．设计的电路如图甲所示．
(1)根据图甲，完成图乙中的实物连线；
(2)按照图甲连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________(单项选择，填正确答案标号)；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
(3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I－U图象，其中一部分如图丙所示，根据图象计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________ Ω(保留三位有效数字)．
答案　(1)见解析图　(2)C　(3)27.0
解析　(1)电流表负极与滑动变阻器右端的b位置连接，如图所示
(2)闭合开关，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大．
电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；
滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；
滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确．
(3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P点时的电压和电流分别为U＝2 V，I＝74 mA
根据欧姆定律I＝可知小灯泡的电阻为
R＝＝ Ω≈27.0 Ω.
例2　(2020·全国卷Ⅱ·23)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻Rg1＝10.0 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻Rg2＝1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．
(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线．
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝______，流过小灯泡的电流I＝_______.为保证小灯泡的安全，I1不能超过______ mA.
(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出．
I1/mA
32
55
85
125
144
173
I2/mA
171
229
299
379
424
470
根据实验数据可算得，当I1＝173 mA时，灯丝电阻R＝________ Ω(保留1位小数)．
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于___