实验09 测绘小电珠的伏安特性曲线(解析版)-高中物理.docx
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1、更多资源关注微信公众号:学起而飞 实验九实验九测绘小电珠的伏安特性曲线(解析版)测绘小电珠的伏安特性曲线(解析版) 1.实验原理 (1)测多组小电珠的 U、I 的值,并绘出 I-U 图象。 (2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。 2.实验器材 学生电源(4 V6 V 直流)或电池组、小电珠(3.8 V0.3A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标 纸、导线若干。 3.实验步骤 (1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按实验原理图连接好实 验电路。 (2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关 S。 (3)移动滑动变阻器的滑片
2、,测出 14 组左右不同的电压值 U 和电流值 I,并将测量数据填入表格中,断开开 关 S。 U/V00.20.40.60.81.01.2 I/A U/V1.62.02.42.83.23.64.0 I/A (4)拆除电路,整理仪器。 4.数据处理 (1)在坐标纸上以 U 为横轴,以 I 为纵轴,建立坐标系。 (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个 坐标纸为宜)。 更多资源关注微信公众号:学起而飞 (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。 5.误差分析 (1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带
3、来误差。 (2)电流表、电压表的读数带来误差。 (3)在坐标纸上描点、作图带来的误差。 6.注意事项 (1)电路的连接方式 电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V0.3 A)的电阻很小,与00.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响 很大。 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零开始连续变化。 (2)闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压 从零开始变化,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。 (3)I-U 图线在 U0=1.0 V 左右将发生明显弯曲,故在 U=1.0 V 左右绘点要密,以防出现较大
4、误差。 (4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录 I 后马上断开开关。 (5)误差较大的点舍去,I-U 图线应是平滑曲线而非折线。 【典例 1】要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V, 并便于操作。已选用的器材有: 电池组(电动势为 4.5 V,内阻约为 1 ); 电流表(量程为 0250 mA,内阻约为 5 ); 电压表(量程为 03 V,内阻约为 3 k); 开关一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值为 20 ,额定电流为 1A) B.滑动变阻器(最大阻
5、值为 1750 ,额定电流为 0.3A) (2)实验的电路图应选用下列四个电路图中的(填字母代号)。 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V,内阻为 5 的电源两 更多资源关注微信公众号:学起而飞 端,小灯泡消耗的功率是W。 【解析】 (1)测绘小电珠的伏安特性曲线,要求能较大范围地测量数据,所以控制电路部分应用分压式接法, 滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的,故选 A。 (2)电珠的电阻 R=? 2 ? =15 ,额定电流 I=? ?=0.2 A,由 R=15 ?A?V= 15000 ,依据“大内小外”的原则, 可知电流表应采用外接法,B
6、项正确。 (3)在小电珠的 I-U 图象上作出电源的 I-U 图线,如图乙所示,交点坐标为这个电源给这个小电珠供电时的 电压和电流,此时 P电珠=IU=0.101.0 W=0.1 W。 乙 【答案】(1)A(2)B(3)0.1 【针对训练 1】在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除小灯泡 L“3.8 V0.3 A”外,可供选择的实验仪器 如下: A.电压表:量程 03 V,内阻约为 6 k B.电流表:量程 04 mA,内阻为 100 C.电流表:量程 0300 mA,内阻约为 5 D.滑动变阻器 R1:最大阻值为 10 ,额定电流为 1.0 A E.滑动变阻器 R2:最大阻值为 5 ,额
7、定电流为 0.5A F.定值电阻 R3:阻值为 2 k G.定值电阻 R4:阻值为 900 H.直流电源 E:电动势约为 6 V,内阻约为 0.5 更多资源关注微信公众号:学起而飞 I.开关 S 一个,导线若干 (1)先将(选填元件前的序号字母)与(选填元件前的序号字母)电阻(选填“串联”或 “并联”),将其改为量程为 4 V 的电压表。 (2)在虚线框内画出实验电路图(改装后的电压表直接用电压表的符号表示)。 (3)其中,滑动变阻器应选;电流表应选。(均填元件前的序号字母) (4)某实验小组完成实验后,利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯泡的伏安特性曲线。根据此图给出 的信息,可以判断:
8、图乙所示的该小灯泡的 P-U2或 P-I2图线中(P 为小灯泡的功率),可能正确的是。 【解析】 (1)直流电源电动势约为 6 V,题干所述电压表最大量程为 3 V,所以需要改装出一个量程较大的电 压表。改装成电压表需要给串联一个电阻,其电阻 R=? ?g-Rg= 4 0.004 -100 =900 。 (2)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求电压从零开始连续变化,所以滑动变阻器要采用分压式接法。小灯泡 L“3.8 V0.3 A”的电阻 Rx=? ?= 3.8 0.3 13 ,远小于电压表的内阻,所以用电流表外接法,电路图如图丙所示。 丙 (3)若选用滑动变阻器 R2,则通过滑动变阻器的 最小电流
9、I= ? ?+?2= 3.8 0.5+5 A0.7 A,大于滑动变阻器 R2的额定电流,所以滑动变阻器应选 R1,即 D。小灯泡的额定 电流为 0.3A,所以电流表应选 C。 (4)由图甲可知,小灯泡电阻逐渐增大,根据 P=? 2 ? 可知,P-U2图象的斜率应逐渐减小,B 项正确;根据 P=I2R 可知,P-I2图象的斜率应逐渐增大,D 项正确。 【答案】(1)BG串联(2)电路图如图丙所示(3)DC(4)BD 【典例 2】某物理学习小组要描绘一只小灯泡(2.5 V1.2 W)的伏安特性曲线,有下列器材供选用: 更多资源关注微信公众号:学起而飞 A.电压表(03 V,内阻为 6 k) B.电
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