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第八章恒定电流返回导航1．实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和______的关系．2．实验器材小电珠“3.8V，0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、_____________、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．温度滑动变阻器返回导航3．实验步骤(1)画出电路图(如图甲所示)．(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图乙所示的电路．返回导航(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_______的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线．平滑返回导航4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；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0.6A.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13以上．⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻_____的滑动变阻器，分压式接法要选用_____阻值的滑动变阻器．相近较小返回导航1．注意事项(1)电路的连接方式：①电流表应采用____接法：因为小电珠(3.8V，0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．②滑动变阻器应采用________接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化．(2)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0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．外分压式返回导航(3)I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．2．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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____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．大返回导航热点一实验原理与仪器选择【典例】(2018珠海模拟)一个标有“3.8V，0.3A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称代号参数电池组电压表电压表EV1V2电动势9V，内阻0.5Ω量程0～5V，内阻2.0kΩ量程0～15V，内阻3.0kΩ返回导航电流表电流表滑动变阻器滑动变阻器固定电阻开关导线A1A2R1R2R0SM量程0～0.3A，内阻2.0Ω量程0～6A，内阻0.4Ω0～10Ω，额定电流2A0～100Ω，额定电流0.5A5Ω，额定电流5A一个若干返回导航实验时要求测量范围尽可能大且要求灯泡上的电压从零开始调节，测量结果尽可能准确．(1)现在有如下四个电路，其中可选用的电路是________．返回导航(2)在实验中，应当选用的实验器材：电压表________，电流表________，滑动变阻器________．(填器材名称代号)(3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________(填“左”或“右”)端．返回导航(4)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU图线，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为________、________．〖思路探究〗一般情况下，若采用“分压式”接法，则选总阻值较小的滑动变阻器；若采用“限流式”接法，则选用与测量电阻阻值相当的滑动变阻器．返回导航解析：(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，(a)，(b)图错误，(c)图中滑动变阻器串联保护电阻，因此，灯泡上的电压不能从零开始调节，所以应选(d)图．(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8V，0.3A”，因此，电压表选择V1，电流表选择A1；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器R1.返回导航(3)在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片P置于最左端．(4)根据R＝UI，得A点电阻约为6.25Ω；B点电阻约为10Ω.答案：(1)(d)(2)V1A1R1(3)左(4)6.25Ω10Ω返回导航滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况：(1)要求电压表能从零开始读数；(2)当待测电阻RxR(滑动变阻器的最大阻值)时；(3)若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻的允许电流．返回导航热点二实验数据处理与分析【典例】(2017课标Ⅰ，23)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表(量程3V，内阻3kΩ)；电流表(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．返回导航(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．图(a)图(b)返回导航由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)〖思路探究〗(1)研究小灯泡伏安特性曲线，电压、电流从零开始变化，故分压．(2)图线各点与O点连线的斜率的倒数表示电阻．(3)因为电阻率ρ变化，故作出电源的I－U图象更适合．返回导航解析：(1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示．(2)I－U图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律R＝ρLS，得灯丝的电阻率增大．(3)当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图像如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值．返回导航当R＝9Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10Ω，其路端电压与电流的关系图像如图线乙所示．此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66V，I1＝0.319A，小灯泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17W.取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77V，I2＝0.222A，返回导航小灯泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39W.答案：(1)实验电路原理如图所示．(2)增大增大(3)0.391.17返回导航伏安特性曲线的应用当将伏安特性曲线已知的器件接入电路时，器件两端电压与通过器件的电流之间的关系既要受到伏安特性曲线的限制，又要受到闭合电路欧姆定律的限制，从数学角度说，器件两端电压与通过器件的电流是两方程组成的方程组的解，而从图线角度说，即为两图线交点的坐标，故在求解非线性元件的阻值、功率时，可通过作图解决．返回导航原型是什么测出多组(U，I)值，在IU坐标系中描出各对应点，用平滑的曲线连接起来，得到伏安特性曲线.返回导航高考怎么考题情一：(2015福建理综，19(2)题)探究小电珠在不同电压下的电功率创新点：1．小电珠总功率最大的条件．2．借助于UI图线进行实验数据处理，计算小电珠功率．返回导航题情二：(2017课标Ⅰ，23题)探究小灯泡伏安特性．创新点：1．分析伏安特性曲线的特征．2．利用图象求最大和最小功率.返回导航还能怎么考题情一：(2018北京西城区期末)探究太阳能电池在没有光照射时的伏安特性返回导航创新点：1．实验原理图的设计．2．应用图线进行数据处理求电阻．题情二：(2015深圳调研)分析二极管的伏安特性曲线返回导航创新点：1．实验器材的选择．2．借助于IU图线进行数据处理.返回导航应该怎么办复习启示1．实验中研究对象的变迁小灯泡—硅光电池—发光二极管—半导体材料(霍尔效应)—电容器．2．数据处理方式的变迁通常研究小电珠的IU图线，找出小电珠的功率、电阻等，转变为研究小电珠的PU2图线，分析小电珠的电阻，或者研究电容器充(放)电时Ut(或It)图线等．返回导航应对策略1．注重对教材中基本实验的研究与把握，了解研究对象、实验电路、数据处理方式．2．注意与生产、生活以及现代科学技术相联系．特别是研究对象往往会涉及半导体材料、二极管等，在日常学习中要注意研究这些材料的特性.返回导航1．(2016天津卷)某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3V，内阻等于3kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻等于15kΩ)电流表A1(量程0～200mV，内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3A，内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流2A)返回导航滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5A)定值电阻R3(阻值等于1Ω)定值电阻R4(阻值等于10Ω)定值电阻R5(阻值等于1kΩ)电源E(E＝6V，内阻不计)①请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．返回导航②该同学描绘出的I－U图象应是下图中的________．命题意图：本题主要考查描绘小灯泡的伏安特性曲线、电路设计，电表扩大量程及相关知识点，意在考查考生运用相关知识解决问题的能力．返回导航解析：①描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4V的电压表．给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10Ω的定值电阻R4，改装成最大量程为400mA的电流表．②由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的I－U图象应是B.返回导航答案：①如图所示②B返回导航2．[电表读数及实验电路](2015浙江理综，22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．图1返回导航图2(1)根据图1画出实验电路图；返回导航(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V．所示读数为：①________、②________、③________、④________．两组数据得到的电阻分别为________和________．解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压式接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示．返回导航(2)电流表量程为0.6A时，最小刻度为0.02A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10A，②表示数为0.24A；电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，应估读到0.01V，所以③表示数为2.00V，④表示数为0.27V，根据欧姆定律R1＝U1I1＝2.00V0.24A＝8.3Ω，R2＝U2I2＝0.270.1Ω＝2.7Ω.答案：(1)见解析图(2)①0.10A②0.24A③2.00V④0.27V返回导航8．3Ω(8.3±0.1Ω均可)2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)[如填为2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)][8.3Ω(8.3±0.1Ω均可)也行]3．(2017山西五校四联，23)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需要测量一个规格为“2.5V0.5A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流．现