《實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)》課件

第二章電路實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)

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欄目鏈接1．會(huì)描繪小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的曲線(xiàn)．2．能夠分析小燈泡伏安特性曲線(xiàn)的變化規(guī)律．

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欄目鏈接1．如圖所示，電流表的示數(shù)是________A，電壓表的示數(shù)是________V.

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解析：本題考查電流表、電壓表的讀數(shù)．當(dāng)表的最小刻度值為0.1時(shí)要估讀到最小刻度值下一位，當(dāng)最小刻度值為0.05或0.02時(shí)，讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位即可．答案：0.48

2.20

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欄目鏈接2．兩個(gè)電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示．由圖可知，兩電阻的阻值之比R1∶R2等于(

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶

D.∶1

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解析：U－I圖象中|k|＝,所以答案：A

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欄目鏈接考點(diǎn)一儀器選擇1．電流表、電壓表．電學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器選擇的基本原則是：

(1)安全——不損壞實(shí)驗(yàn)器材．

(2)精確——盡可能減少實(shí)驗(yàn)誤差．

(3)方便——便于實(shí)驗(yàn)操作、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理．

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欄目鏈接所以電壓表和電流表的量程不能小于被測(cè)電壓和電流的最大值，一般兩表的指針應(yīng)指到滿(mǎn)偏刻度的1/3至滿(mǎn)偏之間的位置為宜．2．滑動(dòng)變阻器．滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它是利用改變導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度來(lái)改變電阻的．使用滑動(dòng)變阻器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的調(diào)節(jié)和控制，常用的有限流電路和分壓電路兩種接法．

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欄目鏈接兩種接法對(duì)電壓、電流等的控制作用比較如下表：負(fù)載R上電壓U調(diào)節(jié)范圍負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍閉合電鍵前觸頭處位置相同條件下電路消耗的總功率≤U≤U0≤IR≤bU0IR

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欄目鏈接0≤U≤U00≤IR≤aU0(IR＋I(xiàn)aP)比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護(hù)電路限流電路能耗較小

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欄目鏈接注意：限流電路和分壓電路的選用要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求、電源電壓、用電器需要的電壓(電流)或是允許的最大電壓(電流)、用電器和滑動(dòng)變阻器的阻值等因素綜合考慮，以下幾點(diǎn)可作參考：(1)用電器兩端電壓要求從零開(kāi)始連讀可調(diào)，應(yīng)選分壓電路．(2)如果采用限流電路時(shí)，電路中最小電流等于或大于用電器的額定電流，應(yīng)選分壓電路．

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欄目鏈接(3)如果滑動(dòng)變阻器的全阻值比用電器的阻值小得多，為了能使用電器兩端電壓有較大變化，應(yīng)選分壓電路．(4)如果滑動(dòng)變阻器的全阻值比用電器的阻值相差不多，兩種電路都可以對(duì)用電器的電壓(電流)進(jìn)行有效方便地控制，可以任選其中一種電路．此時(shí)假如從節(jié)省電能和電路簡(jiǎn)單考慮，應(yīng)選限流電路．

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欄目鏈接例1有一小燈泡上標(biāo)有“6V,0.1A”字樣，現(xiàn)要測(cè)量該燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻2.0kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻3.0kΩ)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻2.0Ω)D．電流表(0～6A，內(nèi)阻1.5Ω)E．滑動(dòng)變阻器(30Ω，2A)F．滑動(dòng)變阻器(100Ω，0.5A)

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欄目鏈接G．學(xué)生電源(直流9V)及開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能進(jìn)行多次測(cè)量．(1)實(shí)驗(yàn)中所用的電壓表應(yīng)選__________，電流表應(yīng)選________．(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用____________(填“限流”或“分壓”)接法．

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欄目鏈接解析：(1)因?yàn)樾襞蓊~定電壓為6V，故電壓表應(yīng)選量程大于6V的B，額定電流只有0.1A，故電流表應(yīng)選量程接近該值的，故選C.(2)電壓要從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，所以變阻器必須采用分壓接法，分壓接法中變阻器可適當(dāng)選全阻值較小的，同時(shí)變阻器的額定電流要大于測(cè)量時(shí)的電流，變阻器選E即可滿(mǎn)足要求．答案：(1)B

C

(2)E分壓

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欄目鏈接考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)物連線(xiàn)1．用電流表測(cè)出通過(guò)小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在U－I坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線(xiàn)將這些點(diǎn)連接起來(lái)，就可得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)．

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欄目鏈接2．小燈泡(3.8V,0.3A)的電阻很小，當(dāng)它與電流表(量程為0.6A)串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大，故為了準(zhǔn)確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，即測(cè)出U、I的值，電流表應(yīng)采用外接法；為使小燈泡上的電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法．電路圖如圖所示．

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欄目鏈接例2有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V,2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的U－I圖線(xiàn)．有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻1Ω)D．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω)E．滑動(dòng)變阻器(5Ω，1A)F．滑動(dòng)變阻器(500Ω，0.2A)

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欄目鏈接(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用____________，電流表應(yīng)選用__________．為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓表從零開(kāi)始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__________．(用序號(hào)字母表示)(2)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把由圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線(xiàn)連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖．

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欄目鏈接思路點(diǎn)撥：(1)如何通過(guò)計(jì)算選擇儀器？(2)如何判斷電流表的內(nèi)外接法？如何確定分壓、限流接法？

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欄目鏈接解析：(1)因小燈泡的額定電壓為4V,所以電壓表應(yīng)選A，小燈泡的額定電流I＝＝0.5A，所以電流表應(yīng)選D；小燈泡正常工作時(shí)的電阻為R＝＝8Ω，＞Rx，Rx為小電阻，電流表應(yīng)采用外接法，要求電壓表從零開(kāi)始變化，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，滑動(dòng)變阻器額定電流應(yīng)大于小燈泡的額定電流(0.5A)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E.

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欄目鏈接(2)滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖如圖所示：

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欄目鏈接接成的相應(yīng)實(shí)物電路圖如圖所示．答案：(1)A

D

E(2)見(jiàn)解析

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欄目鏈接例3右圖為某同學(xué)測(cè)繪額定電壓為2.5V小燈泡的I－U圖線(xiàn)實(shí)驗(yàn)電路圖．(1)根據(jù)電路圖，用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將下圖中的實(shí)驗(yàn)電路連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路．

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欄目鏈接(2)開(kāi)關(guān)S閉合之前，上圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于________(選填“A端”、“B端”或“AB正中間”)．

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欄目鏈接解析：(1)在連接滑動(dòng)變阻器為分壓接法的實(shí)物電路中，最好先將變阻器電阻絲上兩接線(xiàn)柱串聯(lián)入電路，然后在連接分壓部分(電流表與燈泡串聯(lián)后與滑動(dòng)變阻器部分電阻并聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端)．(2)在閉合S前，應(yīng)使燈泡兩端電壓最小，以保護(hù)燈泡，所以滑片應(yīng)置于A.答案：(1)連接電路如下圖(2)A端

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欄目鏈接考點(diǎn)三數(shù)據(jù)處理：畫(huà)出伏安特性曲線(xiàn)(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標(biāo)系．(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)．(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線(xiàn)充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)．

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欄目鏈接練習(xí)1．下面表格為某同學(xué)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)的記錄數(shù)據(jù)．根據(jù)其數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)．由畫(huà)出的曲線(xiàn)發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻有沒(méi)有變化？如何變化？分析發(fā)生變化的原因.

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欄目鏈接練習(xí)編號(hào)12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205

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欄目鏈接解析：該題中坐標(biāo)軸已經(jīng)建好，所以只要在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后將描出的點(diǎn)用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)(如圖示).1/R＝ΔI/ΔU

，即1/R＝|k|.由圖象可知，斜率k逐漸減小，說(shuō)明燈泡的電阻增大了．又因?yàn)榻饘俨牧系碾娮杪孰S溫度的升高而增大，在其他條件不變的情況下，容易猜想到是由于燈泡的溫度升高而造成的．練習(xí)

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欄目鏈接答案：有變化；隨電壓增加而增加；猜想是由于燈泡的溫度升高了．練習(xí)

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欄目鏈接考點(diǎn)四誤差分析1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，則電流示數(shù)過(guò)大．2．測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差．3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差．

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欄目鏈接練習(xí)2．現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡(用表示)的伏安特性曲線(xiàn)．要求所測(cè)電壓范圍為0.1～4V.現(xiàn)有器材：直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì))，電壓表(量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104Ω)，電流表(量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω)，電流表(量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω)，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值約為30Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)若干．

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欄目鏈接練習(xí)如果既要滿(mǎn)足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是__________，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是________．

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欄目鏈接解析：小燈泡的額定電流I400mA，電流表量程應(yīng)大于燈泡額定電流，應(yīng)選A2，燈泡電阻R＝＝10Ω，＞Rx，Rx為小電阻，電流表應(yīng)采用外接法，所以選甲圖．答案：A2甲練習(xí)

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欄目鏈接練習(xí)3．某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8V,1W”的小燈珠RL的伏安特性曲線(xiàn)，所供選擇的器材除了導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：A．電壓表V(量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ)B．直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì))C．電流表A1(量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω)D．電流表A2(量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω)E．滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～10Ω)

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欄目鏈接練習(xí)F．滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～200Ω)(1)為了使