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實驗11.1 描繪小燈泡伏安特性曲線 【高考導(dǎo)航】 搶分題型 ◎題型1 實驗原理與操作 ◎題型2 器材、電路的選擇與數(shù)據(jù)處理 ◎題型3 創(chuàng)新實驗剖析 實驗?zāi)康? 1．描繪小電珠的伏安特性曲線。 2．分析曲線的變化規(guī)律。 實驗原理 1．描繪小電珠的伏安特性曲線 用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在I－U坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來，就得到小電珠的伏安特性曲線。 2．滑動變阻器的限流接法和分壓接法 (1)兩種接法比較 (2)分壓和限流電路的選擇原則 (3)兩種接法的適用情況 ①若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式電路。 ②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用分壓式電路。 ③若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路。 ④兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、能耗低。 題型1　實驗原理與操作 例1　(浙江理綜) 圖實Ⅷ－2是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。 (1)根據(jù)圖實Ⅷ－2畫出實驗電路圖； (2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖實Ⅷ－3中的①、②、③、④所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為：①________、②________、③________、④________。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為________和________。 答案　(1)如圖所示 (2)①0.10 A?、?.24 A　③2.00 V?、?0.27 V (8.30.1)Ω　(2.70.1)Ω[如填為“(2.70.1)Ω (8.30.1)Ω] 解析　 特別提醒　 “測定金屬的電阻率”與“描繪小燈泡的伏安特性曲線”兩個實驗都是電阻的測量實驗，但描繪小燈泡的伏安特性曲線必須要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器必須采用分壓式接法，而測量金屬的電阻率的實驗電流表的內(nèi)、外接和滑動變阻器的接法需要依據(jù)待測電阻的阻值大小來確定。 題型2　器材、電路的選擇與數(shù)據(jù)處理 例2　 (天津理綜)要描繪一個標(biāo)有“3 V、0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作。已選用的器材有： 電池組(電動勢為4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)； 電流表(量程為0～250 mA，內(nèi)阻約5 Ω)； 電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電鍵一個、導(dǎo)線若干。 (1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的________(填字母代號)。 A．滑動變阻器(最大阻值20 Ω， 額定電流1 A) B．滑動變阻器(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A) (2)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖________(填字母代號)。 (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖實Ⅷ－4所示。如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為5 Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是________W。 答案　(1)A　(2)B　(3)0.1 解析　 題型3　創(chuàng)新實驗剖析 1．電阻元件的伏安特性曲線能反映電阻元件的電流隨電壓的變化規(guī)律，能反映元件的電阻變化情況，也可利用伏安特性曲線求解電壓、電流、功率等物理量。因此實際問題中常利用本實驗的器材、實驗方法描繪二極管、電動機、電池等元件的伏安特性曲線。 2．實驗的控制電路一般用分壓接法，但測量電路則需要根據(jù)電壓表、電流表的內(nèi)阻與待測元件的電阻之間的大小關(guān)系確定。 例3　 (廣東理綜)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1 Ω)、定值電阻等。 (1)使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“1”歐姆擋測量，示數(shù)如圖實Ⅷ－5甲所示，讀數(shù)為________Ω。據(jù)此應(yīng)選擇圖實Ⅷ－5中的________[填“乙”或“丙”]電路進行實驗。 (2)連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實驗。 (3)圖實Ⅷ－6是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U－I圖線，由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件。 (4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21 Ω的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r，電路如圖實Ⅷ－7所示，閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V。利用圖實Ⅷ－6可算得E＝________V，r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。 答案　(1)10.0　乙　(2)增大　(3)Y　(4)3.2　0.50 解析