【备战2023高考】物理总复习——9.4《实验十：描绘小电珠的伏安特性曲线》讲义（全国通用）

第九章 恒定电流

【网络构建】

专题9.4 实验十：描绘小电珠的伏安特性曲线

【网络构建】

考点一  基本要求

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．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．

二、实验原理

用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I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．

三、实验器材

小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．

四、实验步骤

1．画出电路图(如实验原理图所示)．

2．将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图所示的电路．

3．测量与记录

移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．

4．数据处理

(1)在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．

(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点．

(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．

考点二  规律方法

一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较

二、两种接法的选择

1．限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压．

2．要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法．

三、误差分析

1．电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大．

2．测量时读数带来误差．

3．在坐标纸上描点、作图带来误差．

四、注意事项

1．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接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．

3．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端．

4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．

高频考点一 基本要求

例1、（2022·安徽马鞍山·三模）某同学进行“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验：要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。已选用的器材有：

待测小灯泡（额定电压为2.5V，额定功率为1.5W）；

电源（电动势为3V，内阻约1Ω）；

电流表（量程为0~0.6A，内阻约5Ω）；

电压表（量程为0~3V，内阻为3kΩ）；

开关一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选_____。（填写器材前面的序号）

A．滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流2A）

B．滑动变阻器（最大阻值100Ω，额定电流2A）

（2）描绘出小灯泡的I-U特性曲线如图中实线所示，则可知该灯泡电阻随电压升高而____（填“增大”“减小”或“不变”）；已知图中虚线为该灯泡两端电压为1.5V时I-U特性曲线的切线，则此时灯泡的实际阻值为_____Ω（保留两位有效数字）。

（3）若将两只完全相同的该灯泡串联后与一电动势为3V、内阻为2Ω的电源串联成闭合回路，则每只灯泡的实际功率为_______W（结果保留两位有效数字）。

【变式训练】（2022·湖南师大附中二模）表格中所列数据是测量小灯泡关系的实验数据：

（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的_________（填“甲”或“乙”）；

（2）在图中的方格纸内画出小灯泡的曲线；________

（3）有人推论：如果灯泡两端的电压增大到3.5V，那么灯泡中通过的电流一定小于0.251A，你认为他的推论是否正确，_______为什么？_______。

（4）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为________A。

高频考点二 规律方法

例2、（2022·河北冀州中学模拟）某同学想要研究小灯泡的伏安特性，现有的实验器材如下：

A．小灯泡L（额定电压约3.8V，额定功率约1.8W）；

B．电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）；

C．电压表V2（量程为15V，内阻为15kΩ）

D．电流表A（量程为0.6A，内阻约为1Ω）

E．定值电阻R1（阻值100Ω）；

F．定值电阻R2（阻值1000Ω）

G．滑动变阻器R（阻值0~10Ω）；。

H．电源E（电动势5V，内阻不计），开关S，导线若干；

（1）该同学已选定的器材是小灯泡L、滑动变阻器R、电源E、开关S、导线若干，要完成该实验，还需要的器材是___________（填写器材前的字母序号）

（2）实验要求能够较准确的画出灯泡的伏安特性曲线，请在虚线框中帮助该同学画出实验电路原理图。(          )

（3）正确设计并连接好电路，实验中测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示，由实验的图线可知，小灯泡在额定电压下工作时的电阻为___________Ω。（结果保留两位有效数字）

（4）现将两个相同的小灯泡按如图电路图连接到另一个电路中，图中电源的电动势为6V，内阻为1.0Ω，电阻R0的阻值为4.0Ω，闭合开关S，每个小灯泡的实际功率为___________W。（结果保留两位有效数字）

【变式训练】（2022·重庆市育才中学二模）太阳能电池在有光照射时，可以将光能转化为电能，在没有光照射且未储存电能时可视为一个电阻。实验小组用伏安法探究某太阳能电池视为电阻RS时的I-U特性。

（1）实验小组设计好电路后，正确操作，得到了多组电压表和电流表的示数U、I，如下表所示：

①他们设计的电路图可能是图甲中的___________（选填“A”或“B”）图。

②根据表中数据作出太阳能电池RS的I-U图线如图乙所示，由I-U图线可知，随所加电压的增大，太阳能电池的电阻RS的变化趋势为___________。

（2）将___________只相同的该太阳能电池的电阻RS并联后，直接与电动势为4V，内阻为200Ω的电源组成闭合回路，可使太阳能电池的总功率最大，最大值为___________W。