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实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线注意事项1.电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，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U－I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。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。热点一实验原理与实验操作【例1】(2019·苏州市调研)为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：A.小灯泡(额定电压6V，额定电流600mA)B.电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C.电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)D.电压表V(量程0～6V，内阻约为10kΩ)E.滑动变阻器R1(0～10Ω，2A)F.滑动变阻器R2(0～100Ω，1.5A)G.直流电源E(约6V)H.开关、导线若干(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(以上均填器材代号)。(2)请用笔画线代替导线，并将图电路连接完整。图1(3)实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点如图2所示，则电路发生的故障是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。图2解析(3)由伏安特性曲线知，电路中有电流和电压存在，说明电路是完好的，但明显没有测出较小的电流和电压值，说明滑动变阻器连成了限流式接法，即电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路。答案(1)A1R1(2)电路图如图所示(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路热点二数据处理与分析【例2】(2019·江苏南京、盐城高三第一次模拟)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图3甲所示方式连接好电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：图3(1)甲学生发现电压表示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于导线________断路；(2)乙学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，这是由于导线________断路；(3)丙学生发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，这是由于导线________断路；(4)电路检查完备后，用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，如图乙所示。现将它与19Ω的定值电阻R串联，接在电动势为8V，内阻为1Ω的电源上，则小灯泡的实际功率是________W。解析(1)电压表示数为2V，说明连接电压表的导线正常，电流表示数为零且灯泡不亮，说明电路断开，所以应为d导线断路；(2)电流表有示数且小灯泡亮，说明连接灯泡和电流表、电源的导线正常，电压表示数为零，说明电压表没有接入电路，所以应为h导线断路；(3)发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，说明滑动变阻器为限流式接入电路，也即g导线断路；(4)将电源和19Ω的电阻视为一个新电源，根据E＝U＋Ir可知，U＝8－20I，将路端电压与电流关系画入灯泡随电压变化图象中，如图所示：两线的交点即为灯泡的工作点，由图象可知，U＝2.0V，I＝0.3A，所以灯泡的实际功率P＝UI＝0.6W。答案(1)d(2)h(3)g(4)0.6(0.5～0.7都正确)热点三实验的改进与创新以本实验为背景，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。【例3】某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等。图4(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4a所示，读数为________Ω。据此应选择图4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。图5(3)图5a是根据实验数据作出的U－I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R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图5b所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，结合图5a的数据可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留2位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析(1)欧姆表的读数R＝示数×倍率，得R＝10Ω；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。(2)滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。(3)根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且RX＝10Ω。(4)由闭合电路欧姆定律：S1、S2均闭合，有U1＝ERX＋rRXS1闭合，S2断开，有U2＝ERX＋R＋rRX解以上两式得r＝0.50Ω，E≈3.2V答案(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.50(2018·伍佑中学调研)小明同学想研究一段铅芯的伏安特性曲线，他连接了如图6所示的实验电路。小亮同学认为小明的电路并不完善，他在该电路上增加了一条导线，得到了小明的认同。(1)请你用笔画线在图上加上这条导线；图6(2)对小亮改正后的电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应先置于________(选填“最左端”或“最右端”)。(3)闭合开关后，调节滑动变阻器，测得一组电压表和电流表的示数记录如下表：电流I/A00.080.160.240.320.400.48电压U/V00.631.221.681.972.232.44请根据表中的数据，在图坐标系中作出铅芯的I－U图线。(4)由图象可知：随着温度的升高，铅芯的电阻率________(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析(1)电路如图(2)改正后的电路是分压电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应先置于最左端。(3)I－U图线如图(4)由图象可知：随着温度的升高，图象上各点与原点连线的斜率变大，根据R＝UI＝1k可知，铅芯的电阻变小，电阻率减小。答案(1)见解析图(图中①或②中任一条)(2)最左端(3)见解析图(4)减小活页作业(时间：30分钟)1.(2018·11月浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻R，小明设计了如图1甲所示的电路。(1)实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接________(选填“a点”或“b点”)，按此连接测量，测量结果________(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值。(2)根据实验测得的6组数据，在图乙中描点，作出了2条图线。你认为正确的是________(选填“①”或“②”)，并由图线求出电阻Rx＝________Ω。(保留2位有效数字)图1解析(1)由题中表述知，c先后与a、b试触，电压表变化比较大，故电流表的电阻对电路影响比较大，所以应该使用电流表外接法，即接a点，测量值比真实值偏小。(2)根据电路的接法，当电流为零时电压表示数也为零，故图线过原点，选②，由斜率的倒数即为电阻阻值可知，R＝7.5Ω。答案(1)a点小于(2)②7.5±0.22.(2018·江苏溧水高级中学摸底)小张和小明测绘标有“3.8V0.4A”小灯泡的伏安特性曲线，提供的实验器材有：()A.电源E(4V，内阻约0.4Ω)B.电压表V(2V，内阻为2kΩ)C.电流表A(0.6A，内阻约0.3Ω)D.滑动变阻器R(0～10Ω)E.三个定值电阻(R1＝1kΩ，R2＝2kΩ，R3＝5kΩ)F.开关及导线若干(1)小明研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装。在给定的定值电阻中选用________(选填“R1”“R2”或“R3”)与电压表________(选填“串联”或“并联”)，完成改装。(2)小张选好器材后，按照该实验要求连接电路，如图2所示(图中电压表已经过改装)。闭合开关前，小明发现电路中存在两处不恰当的地方，分别是：①________________；②__________________。图2(3)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压表和电流表的示数改变，但均不能变为零。由此可以推断电路中发生的故障可能是导线________(选填图中表示导线的序号)出现了________(选填“短路”或“断路”)。解析(1)电压表的量程为2V，内阻为2kΩ，故选用阻值是2kΩ的R2与电压表串联后可达到实验的要求。(2)因电压表的内阻远大于灯泡的内阻，故电流表应该外接；因采用分压电路，故滑动变阻器滑动端应该在最左端。故电路中存在两处不恰当的地方，分别是：安培表内接，滑片在最右端。(3)出现此故障可能是导线8断路引起的。答案(1)R2串联(2)安培表内接滑片在最右端(3)8断路3.(2018·宜兴市下学期初考)某学习小组欲探究小灯泡(“3V1.5W”)的伏安特性，可提供的实验器材如下：A.电池组：电动势约4.5V，内阻可不计B.双量程的电压表：V1：量程为0～3V，内阻约为3kΩ；V2：量程为0～15V，内阻约为15kΩC.双量程的电流表：A1：量程为0～0.6A，内阻约为1Ω；A2：量程为0～3A，内阻约为0.1ΩD.滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω、允许通过最大电流为2AE.开关S，导线若干在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：(1)根据以上器材，用笔画线代替导线将图3中实物图连接成完整电路。图3(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到________端(选填“A”或“B”)。(3)调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表，请在图4所示的坐标纸上画出小灯泡的U－I图线。组数1234567U/V00.280.580.921.502.003.00I/A00.10.200.300.400.450.49图4(4)根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为________Ω(结果保留2位有效数字)。解析(1)为提高测量精度，应选用V1和A1；本实验应采用滑动变阻器分压式接法，同时由于灯泡内阻较小，故采用电流表外接法以减小误差，故连接如图所示。(2)为了让电压值从零开始调节，由图可知测量电路与滑动变阻器的左侧并联，故开始时滑片应滑到A端。(3)根据描点法可得出对应的伏安特性曲线如图所示。(4)作出过原点的切线，如图所示，常温下的电阻即图线过原点的切线的斜率，则R＝10.4Ω＝2.5Ω(2.4Ω～2.6Ω均可)。答案见解析4.为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω。(1)准备使用的实物电路如图5所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)图5(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选_