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- 2021-04-20 发布
实验九 测绘小灯泡的伏安特性曲线(学考)
[考纲解读] (1)会测绘小灯泡的伏安特性曲线。(2)会分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。
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IU图线，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。加在小灯泡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。
考点一 实验原理及基本操作
1．实验器材的选择
(1)原则：①安全；②准确；③操作方便。
(2)具体要求：
①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过0.6 A。
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或电流的最大值。
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上。
⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器。
2．电流表、电压表测电阻两种方法的比较选择
电流表内接法
电流表外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测＝Ux＋UA
电压表分流
I测＝Ix＋IV
电阻
测量值
R测＝＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值
R测＝＝＜Rx，测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
口诀
大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)
小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)
3.滑动变阻器两种接法的比较
限流接法
分压接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载R
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围大
上电压调节范围
负载R上电流调节范围
≤I≤
0≤I≤
分压电路调节范围大
闭合S前触头位置
b端
a端
都是为了保护电路元件
1．图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V。
(1)完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器________(填“左端”或“右端”)的接线柱；
②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，________；
③断开开关，……根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
解析 (1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，小灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压。
(2)与实物电路相应的电路图如图所示。
答案 (1)①左端 ②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组数据，直至电压达到其额定电压。
(2)见解析图
2.以下是“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：
A.闭合开关，调节滑片位置，记下每次调节时电流表、电压表的一组示数I、U，测出若干组数据。
B.将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路，滑动变阻器采用分压式接法，如图所示。
C.调节滑片，使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端。
D.按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线。
(1)以上各步骤中存在错误或不足的是 。应如何改正？
____________________________________________________________。
(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来 。
答案 (1)D 应将各点用平滑的曲线连接起来
(2)BCAD
考点二 电路设计、实物连线及数据处理
1.电学实验电路设计的思路与方法
(1)首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等。其设计原则是：安全、方便、经济。
(2)测量电路的选择。
(3)控制电路的选择。
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。
2.实物连线的原则
(1)先串后并，接线到柱，注意量程和正负。
(2)对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。
(3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点。
3.实验结果与数据分析
(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线。
(2)分析：曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大。
1.某学习小组要描绘一个标有“3.6 V，1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线，除了导线和开关外，还有下列器材可供选择：
直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)
电压表V(量程5 V，内阻约为5 kΩ)
电流表A1(量程350 mA，内阻约为1 Ω)
电流表A2(量程150 mA，内阻约为2 Ω)
滑动变阻器R1(阻值0～200 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0～10 Ω)
(1)实验中电流表应选 ，滑动变阻器应选 ；(填写器材代号)
(2)如图所示，以下的四个电路中应选用 进行实验。
解析 (1)灯泡的规格为“3.6 V，1.2 W”，则灯泡的额定电流I＝ A＝333 mA，灯泡的电阻Rx＝10.8 Ω，观察所给器材的规格，电流表应该用量程为350 mA的A1，测量灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的电压和电流需要从零调起，所以滑动变阻器应该用分压式接法，所以用R2。
(2)据R＝10.82