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2019版高考物理总复习实验创新增分专题九描绘小灯泡的_图文

实验九 第9章 恒定电流 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验基础?自主梳理 一、实验目的 1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式。 2.掌握伏安特性曲线的描绘方法。 3.理解小灯泡的伏安特性曲线为什么是曲线。 二、实验原理 1.用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯 泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在 IU 坐标系中描出各对 应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来。 2.滑动变阻器两种接法的对比 方式 内容 两种接法 电路图 负载 R 上电压 调节范围 RE ≤U≤E R+R0 0≤U≤E 限流接法 分压接法 对比说明 串、 并联关系 不同 分压电路调 节范围大 方式 内容 负载 R 上电流 调节范围 闭合 S 前 触头位置 限流接法 E E ≤I≤R R+R0 b端 分压接法 E 0≤I≤R a端 对比说明 分压电路调 节范围大 都是为了保 护电路元件 3.两种接法的选择 (1)选择不同接法的原则 (2)下列情况下滑动变阻器应采用限流接法 ①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调 节,只是在小范围内变化,且 R 与 R0 接近或 R 略小于 R0, 采用限流接法。 ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能 满足分压接法的要求时,采用限流接法。 ③没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者 均可采用时,考虑安装简便和节能因素常采用限流接法。 (3)下列情况下滑动变阻器应采用分压接法 ①题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流 不够。 ②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。 ③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。 三、实验器材 小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、 电压表(0~3 V~ 15 V)与电流表(0~0.6 A~3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值 20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线 若干、坐标纸、铅笔。 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,按实验中的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,并将测量数据填入表格中,断开开关 S。 次数 电压 U/V 电流 I/A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 五、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,就得到小灯泡的 伏安特性曲线。 六、误差分析 1.系统误差:由于采用的是电流表外接法,电流表的测 量值大于小灯泡电流的真实值。 2.偶然误差 (1)电压表、电流表读数时存在误差。 (2)在坐标纸上描点、作图时存在误差。 七、注意事项 1.电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法:小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很 小,与 0~0.6 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:目的是能使小灯泡两 端的电压从零开始连续变化。 2.闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分 得电压为零的一端,使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变 化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大 而烧坏灯丝。 3.IU 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,以防出现较大误差。 4. 当小灯泡的电压接近额定电压值时要缓慢增加, 到额 定电压值记录额定电流 I 后马上断开开关。 5. 误差较大的点舍去, IU 图线应是平滑曲线而非折线。 核心考点?师生共研 考点 1 基础实验 [例 1] (2017· 甘肃一诊)有一个额定电压为 2.8 V、 功率约 为 0.8 W 的小灯泡,现要用伏安法描绘这个小灯泡的 IU 图 线,有下列器材供选用: A.电压表(0~3 V,内阻 6 kΩ) B.电压表(0~15 V,内阻 30 kΩ) C.电流表(0~3 A,内阻 0.1 Ω) D.电流表(0~0.6 A,内阻 0.5 Ω) E.滑动变阻器(0~10 Ω,2 A) F.滑动变阻器(0~200 Ω,0.5 A) G.蓄电池(电动势 6 V,内阻不计) (1)某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路, 其他 部分连接 正确,接通 电源后, 小灯泡的 发光情况是 不亮 。要求小灯泡两端的电压从零开始增大,应选择图 ________ 乙中的电路图是________( 填“a”或“b”)。 b (2)用正确的电路进行测量,电压表应选用________ ,电 A D 流表应选用________ 。(用序号字母表示) (3)滑动变阻器应选用________( 用序号字母表示)。 E (4)通过实验测得此小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示, 由图线可求得此小灯泡在正常工作时的电阻为________Ω 。 10 (5)若将此小灯泡与电动势 6 V、内阻不计的电源相连, 11.4 要使小灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω 的电阻 (结果保留三位有效数字)。 解析 (1)由题图甲可知,电压表串联在电路中,电路中 的电阻很大,小灯泡不亮;要使小灯泡两端的电压从零开始 调节,滑动变阻器应采用分压接法,故电路图应选择 b。 (2)小灯泡的额定电压为 2.8 V,故电压表的量程应略大 P 0.8 W 于 2.8 V, 故电压表应选 A;由 P=UI 得, 电流 I= = U 2.8 V ≈0.29 A,故电流表应选 D。 (3)本实验中滑动变阻器是分压接法,为了方便调节,滑 动变阻器选最大


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