《高考物理新编大一轮总复习》实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线

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实验八　描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的
1．描绘小电珠的伏安特性曲线。
2．分析伏安特性曲线的变化规律。
二、实验原理
1．测多组小电珠的 U、I的值，并绘出 I－U图象。
2．由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
三、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。
四、实验步骤
1．画出电路图(如图所示)。
2．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。
3．测量与记录
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。
五、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。
六、误差分析
1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，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。
七、注意事项
1
1．电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电
流表外接法。
2．滑动变阻器应采用分压式连接：本实验要作出 I－U图象，要求测出一组包括零在
内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法。
3．保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应置于使接入电路的
电阻最大位置处。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。
考点一　教材原型实验
角度 1　电路设计与仪器选择
[例1]　(2016·天津卷)某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡 L的伏安特性
曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除了开关、导线外
还有：
电压表 V1(量程 0～3 V，内阻等于 3 kΩ)
电压表 V2(量程 0～15 V，内阻等于 15 kΩ)
电流表 A1(量程 0～200 mA，内阻等于 10 Ω)
电流表 A2(量程 0～3 A，内阻等于 0.1 Ω)
滑动变阻器 R1(0～10 Ω，额定电流 2 A)
滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，额定电流 0.5 A)
定值电阻 R3(阻值等于 1 Ω)
定值电阻 R4(阻值等于 10 Ω)
定值电阻 R5(阻值等于 1 kΩ)
电源 E(E＝6 V，内阻不计)
(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
(2)该同学描绘出的 I－U图象应是图中的____________。
2
[解析]　(1)用电压表 V1和R5串联，可改装成量程为 U＝(rV1＋R5)＝4 V 的电压表；用
电流表 A1与R4并联可改装为量程为 I＝IA1＋＝0.4 A 的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故
采用电流表外接法；为使曲线完整，滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的 R1，
电路图见答案。
(2)小灯泡灯丝的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的 IU 图线应该是 B。
[答案]　(1)电路图如图所示　
　(2)B
◆方法总结
实验器材的选取原则和注意事项
1．仪器选择的一般步骤
(1)首先选择唯一性的器材。
(2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表)。
(3)估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程
的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。
2．实验器材的要求
(1)电源允许的最大电流不能小于电路中的实际最大电流。
(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。
(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值。
(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上。
[例2]　(2020·全国卷Ⅱ)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，
3
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