1、实验 9 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 IU 图象2由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系三、实验器材学生电源(46 V 直流)或电池组、小电珠(3.8 V,0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干四、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移动滑动变阻器滑片位置，测出 12 组左右不同的电压值 U 和电流值 I，并将测量
2、数据填入表格中，断开开关 S.U(V) 0 0. 2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2I(A)U(V) 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0I(A)4.拆除电路，整理仪器(2018银川月考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据( I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压)实验时用到的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围 010 ) 、电源、小灯泡、电键、导线若干.I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
3、 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00(1)在虚线框中画出实验电路图要求尽量减少实验误差(2)在方格图中画出小灯泡的 UI 曲线解析：(1)要研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，因为小灯泡的电阻和电流表的内阻相接近，所以采用电流表的外接法，如图所示(2)将测得的数据在图象上用描点法描出来，然后用平滑的曲线连接答案：(1)图见解析 (2)图见解析一、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)3将描出的点用平滑的曲线连接起来，就
4、得到小电珠的伏安特性曲线二、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、作图带来操作误差三、注意事项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 UI 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位于图中的 a端加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压(2017全国卷)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
5、 A)；电压表 (量程 3 V，内阻 3 k)；电流表 (量程V A 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
6、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.(结果均保留两位小数)解析：(1)小灯泡的电压要求从 0 开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与 R0串联后接入电路电路图如图所示(2)IU 图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大根据电阻定律R ，得灯丝的电阻率增大LS(3)当 R0 时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示此时小灯泡功率有最大值当 R9 时，将 R 看作电源内阻，则等效电源内阻为 10 ，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示此时小灯泡功率有最小值取图线
7、甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U13.66 V， I10.319 A，小灯泡的最大功率 P1 U1I11.17 W.取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U21.77 V， I20.222 A，小灯泡的最小功率 P2 U2I20.39 W.答案：(1)实验电路原理如图所示(2)增大 增大 (3)0.39 1.17以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点1以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系2实验对象的变迁3数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理(2015广东卷)某实验小组研究两个未知元件
8、X 和 Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为 3 k)、电流表(内阻约为 1 )、定值电阻等(1)使用多用电表粗测元件 X 的电阻选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_.据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验(2)连接所选电路，闭合 S；滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)，依次记录电流及相应的电压，将元件 X 换成元件 Y，重复实验(3)图(c)是根据实验数据作出的 UI 图线，由图可判断元件_(填“ X”或“ Y”)是非线性元件(4)该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池的电
9、动势 E 和内阻 r，电路如图(d)所示闭合 S1和 S2，电压表读数为 3.00 V；断开 S2，读数为 1.00 V，可得 E_V， r_.(结果均保留两位有效数字，电压表为理想电压表)解析：(1)因倍率为“1” ，故指针所指的数字即为读数，为 10 ；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择 b.(2)滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大(3)由图(a)知，元件 X 的电流与电压成正比，故为线性元件；而元件 Y 的电流与电压不成正比，故 Y 是非线性元件(4)由图可知，线性元件的电阻为 RX 10 ，若 S1、S 2都闭合，则电阻 R 被3.00.3短路，电路中的电流 I A0.3 A，由闭合电路的欧姆定律得 E U Ir，断开 S2URX 310后，电流 I A0.1 A，故 E U I( R r)，两式联立并代入数据得：URX 110E3.2 V， r0.50 .答案：(1)10 b (2)增大 (3) Y (4)3.2 0.50
