实验讲义.docx
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实验讲义
专题三描绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验目的
(1)学会使用电流表和电压表。
(2)掌握描点法画小灯泡的伏安特性曲线。
(3)根据U—I图线分析电流随电压的变化规律。
二、实验原理
按图连接电路,滑线变阻器采用分压接法。
通过调节变阻器的滑片位置,利用电流表和电压表测出五组左右不同的电压和电流值,在坐标纸上以电流I为横轴,以电压U为纵轴画出U—I曲线。
三、实验器材
学生电源(4~6V)、小灯泡(4V,0.7A或3.8V,0.3A)、滑动变阻器、电流表、电压表、电键及导线若干。
四、实验步骤
1.按图连接好电路。
2.检查无误后,将滑片调节至最左边附近、闭合电键,读出一组U、I值,记录于表格。
3.再调节滑线变阻器的滑片到不同位置,读出五组不同的U、I值,记录于表格。
4.断开电键,整理好器材。
5.在坐标纸上以I为横轴,以U为纵轴、并选取适当的单位。
6.用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
7.用平滑曲线将各点依次连接起来。
8.分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。
五、注意事项
1.根据小灯泡上的标称值,正确选择电压表和电流表的量程。
2.电流表须串联在被测电路中,且让电流从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出;电压表须并联在被测电路的两端,且让“+”接线柱接高电势端。
“-”接线柱接低电势端。
3,由于小灯泡阻值较小,一般采用电流表外接法。
4.研究小灯泡伏安特性时,电压需从。
起连续变化,且变化范围较宽,滑线变阻器应采用分压式接法。
5.控制加在小灯泡两端电压值最大不超过额定电压的6/5,且通电时间不能过长,否则会烧毁小灯泡。
6.U—I图线中,图线斜率大小反映小灯泡的电阻大小,此时图线斜率并非为图线上某点的切线斜率,而是该点与原点连线的斜率。
若为I--U图线,则为斜率的倒数。
六、课后练习
1.用公式R=U2/P求出"220V、40W”电灯泡灯丝电阻为1210欧姆。
用多用电表的欧姆档测得其电阻只有90欧姆,下列说法正确的是()
A.两个电阻值相差悬殊是不正常的,—定是测量时读数错误
B.两个电阻值不同是正常的,因为欧姆表测量电阻时误差大
C.两个阻值相差悬殊是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率写错了
D.两个阻值相差悬殊是正常的,1210欧姆是正常工作状态下电阻值(温度较高),90欧姆是常温下的阻值
2.有一个标有"220V、60W"的白炽灯泡,电压U从0逐渐增大到220V的过程中,电压U和电流I可用图线表示,在如图的四个图象中。
符合实际的是()
3.某同学测绘标有“4.8V、0.3A"小灯泡的电功率随电压变化的图象,要使小灯泡的两端电压从0~48V连续变化,为了使测量尽可能准确.除了导线和电键外。
可供选择的仪器还有
A.电流表:
量程0—0.6A,内阻约1欧姆
B.电流表:
量程0—3A,内阻约0.2欧姆
C.电压表:
量程0—6V。
内阻约2千欧
D.电压表:
量程0~15V,内阻约为4.5千欧
E.滑线变阻器:
阻值范围0~20欧姆,额定电流2A
F.滑线变阻器:
阻值范围0~2千欧。
额定电流0.5A
G.电池组:
电动势6V,内阻约1欧姆
(1)选用器材代号为。
(2)在方框中画出实验电路图。
(3)根据测量数据描出P一U图线,如图所示,试计算小灯泡在1.5V电压下的电阻值为欧姆。
1.在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中,实验室备有下列
器材供选择:
A.待测小灯泡“3.0V、1.5W”
B.电流表(量程3A,内阻约为1Ω)
C.电流表(量程0.6A,内阻约为5Ω)
D.电压表(量程3.0V,内阻约为10kΩ)
E.电压表(量程15.0V,内阻约为50kΩ)
F.滑动变阻器(最大阻值为100Ω,额定电流50mA)
G.滑动变阻器
(最大阻值为10Ω
,额定电流1.0A)
H.电源(电动势为4.0V,内阻不计)
I.电键及导线等
(1)为了使实验完成的更好,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变
阻器应选用________.(只需填器材前面的字母即可)
(2)请在虚线框内画出实验电路图.
图7-5-5
(3)某同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图7-5-5所示.则电压值为
________V,电流值为________A,小灯泡的实际功率为________W.
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的实验仪器如下:
小灯泡L,“3.8V、0.3A”[来源:
Z§xx§k.Com]
电压表V,量程0~5V,内阻5kΩ
电流表A1,量程0~100mA,内阻4Ω
电流表A2,量程0~500mA,内阻0.4Ω
滑动变阻器R1,最大阻值15Ω,额定电流1.0A
滑动变阻器R2,最大阻值5Ω,额定电流0.5A[来源:
学。
科。
网Z。
X。
X。
K]
直流电源E,电动势约为6V,内
阻约为0.5Ω
(1)在上述器材中,滑动变阻器应选;电流表应选
(2)在虚线框内画出实验的电路图,并在图中注明各元件的符号。
(3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中,描绘出如
图7-5-6所示的小灯泡的伏安特性曲线.根据此图给出的信息,可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)( )
图7-5-6
高中物理实验
测定金属的电阻率
实验练习题
1.用伏安法测量一只定值电阻的实验所需的器材实物如图,各器材规格为:
⑴待测电阻RX(约100Ω)
⑵直流毫安表(量程0-10mA,内阻50Ω)
⑶直流电压表(量程0-3V,内阻5kΩ)
⑷直流电源(输出电压3V,内阻可不计)
⑸滑动变阻器(0-15Ω,允许最大电流1A)
⑹电键一只,导线若干。
根据器材的规格和实验要求,在下面方框中画出实验电路图,并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路。
2.在测定金属的电阻率的实验中,金属导线长约0.8m,直径小于1mm,电阻在5Ω左右。
实验主要步骤如下:
⑴用______测量金属导线的长度,测3次,求出平均值L;
⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径,求出平均值d;
⑶用伏安法测量金属导线的电阻R。
在方框中画出实验电路图,并试把右图中所给的器材连接成测量R的合适的线路。
图中安培计要求用0-0.6A量程,内阻约1Ω;伏特计要求用0-3V量程,内阻约几kΩ;电源电动势为6V;滑动变阻器阻值0-20Ω。
在闭合电键前,滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。
根据以上测量值,得到该金属电阻率的表达式为ρ=__________。
3.练习读书
0.6A.3V档读数:
安培表读数:
_______;伏特表读数:
__________
3A.15v档读数:
安培表读数:
__________;伏特表读数:
__________
7.电阻的测量
用以下器材测量一待测电阻RX的阻值(约100Ω)
电源E,电动势约为6.0V,内阻可忽略不计;
电流表A1,量程0~50mA,内电阻r1=20Ω;
电流表A2,量程0~300mA,内电阻r1=4Ω
定值电阻R0,阻值R0=20Ω;
滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;
单刀单掷开关S,导线若干。
①要求测量中尽量减小误差,并测多组数据。
试在虚线框中画出测量电阻RX的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
②根据你所画的电路原理图,将所示的实物连成实验电路。
③若次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。
则由已知量和测量量计算RX的表达式为RX=____________。
8.实验室在测定金属电阻率的实验中,提供的器材除多用表、螺旋测微器、米尺、开关和若干导线外,还有:
A.粗细均匀的待测金属丝RX
B.直流电流表A(0~0.6A,内阻为0.5
;0~3A,内阻为0.1
)
C.直流电压表V(0~3V,内阻为5k
;0~15V,内阻为25k
)
D.滑动变阻器R(0~20
,1A)
E.电源(3V,内阻不计)
(1)为了选择比较合适的测量方法,以便提高测量精度,先用多用表的欧姆挡粗略测量待测金属丝的电阻。
现将多用表的选择开关置于“×1”挡,按正确的步骤进行操作,表盘示数如图甲所示,则电阻RX的粗略值为
。
(2)实验时,先用螺旋测微器在金属丝三个不同的位置测直径,如图乙所示是某次测量时的情况,读数为mm。
(3)若要求在实验中金属丝两端的电压从0开始变化,测量金属丝电阻的误差尽量小,请在下面的虚线框中设计出符合要求的电路图。
(4)请你根据设计的实验电路图,以笔画线代替导线,连接好实物电路。
(注意:
电表量程的选择要符合测量精度要求)
(3)用电流表和电压表测金属丝的电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差.按如图所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差.利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步:
先将R2的滑动头调至最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合电键S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1.
第二步:
保持两滑动变阻器的滑动头位置不变,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2.请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式为_____________.
11、在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测量金属丝的长度l=0.810m.金属丝的电阻大约为4Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
(1)从图中读出金属丝的直径为mm.
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,还有如下供选择的实验器材:
A.直流电源:
电动势约4.5V,内阻很小;
B.电流表A1:
量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
C.电流表A2:
量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
D.电压表V:
量程0~3V,内阻3kΩ;
E.滑动变阻器R1:
最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:
最大阻值50Ω;
G.开关、导线等.
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是,应该选用的滑动变阻器是。
(3)根据所选的器材,在如图所示的方框中画出实验电路图.
(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4.1Ω,则这种金属材料的电阻率为Ω·m.(保留二位有效数字)
一、“测定电源的电动势和内阻”练习
1、图1为“测定电源的电动势和内阻”实验的电路图。
①请按图1的电路图,以笔画线代替导线连接图2的实物图。
②图3是根据实验数据作出的路端电压U与电流I的U—I图
象,通过该图象可知电源的电动势为V,电源的内阻为
。
2、甲乙两位同学在实验室利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,甲同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据,乙同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据。
表格一、表格二分别是测量的数据。
电压表读数/V
1.40
1.31
1.22
1.08
1.00
电流表读数/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
表格一
电压表读数/V
0.19
0.41
0.62
0.79
1.00
电流表读数/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
表格二
①用实验数据分别作出R0的U-I图像以及电源的U-I图像。
②根据U-I图像,可以求出定值电阻R0=Ω,电源电动势E=V,内电阻r=Ω。
3、某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻。
提供的器材有,电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只.
①实验中滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图可求出该电源电动势E= V;内阻r=____________Ω。
(保留三位有效数字)
②在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。
③电动势测量值______真实值,内电阻测量值______真实值.(填<,>,=)
二、“多用电表的使用”练习
7、右图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用×10Ω挡测量电阻,则读数为______Ω。
②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为_____mA。
8、如图是多用表的刻度盘,当选用量程为50mA的电流档测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为_____mA;若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时,表针也指示在图示同一位置,则所测电阻的阻值为_______Ω。
如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆档是_________(选填“×10”、“×100”或“×1K”)。
换档结束后,实验操作上首先要进行
的步骤是___
9.一多用电表的电阻档的三个倍率,分别是×1、×10、×100。
用×10档测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到档。
如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是。
若补上该步骤后测量,表盘的示数如图所示,则该电阻的值是Ω
10、某同学测量一只未知阻值的电阻。
(1)他先用多用电表进行测量,按照正确的步骤操作后,测量的结果如图甲所示。
请你读
出其阻值大小为 。
为了使多用电表测量的结果更准确,该同学接着应该进行哪些操
作?
答:
。
(2)若该同学再用“伏安法”测量该电阻,所用器材如图乙所示,其中电压表内阻约为
5kΩ,电流表内阻约为5Ω,变阻器阻值为50Ω。
图中部分连线已经连接好,为了尽可能准确地测量电阻,请你完成其余的连线。
图甲 图乙
(3)该同学按照“伏安法”测量电阻的要求连接好图乙电路后,测得的电阻值将
(填“大于”、“小于”或“等于”)被测电阻的实际阻值。
11、某同学要测量一段长为L,直径为D的金属丝的电阻率.
(1)他先用多用电表粗测其电阻.用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”档位的多用电表测量,发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的“ ”档位(选填“×100”或“×1”);调零后测量,其表盘及指针所指位置如右图所示,则此段电阻丝的电阻为Ω.
(2)现要进一步精确测量其阻值.实验室备有下列器材:
A.量程0~0.6A,内阻为0.5Ω的电流表
B.量程0~3A,内阻为0.1Ω的电流表
C.量程0~3V,内阻为6kΩ的电压表
D.量程0~15V,内阻为30kΩ的电压表
E.阻值为6kΩ的定值电阻R0
F.阻值为0~1kΩ的滑动变阻器R1
G.阻值为0~10Ω的滑动变阻器R2
H.蓄电池的电动势为6V,内阻很小
I.开关一个,导线若干
为了尽可能精确地完成实验,要求电表的读数变化范围较大,本实验中应选择的器材除了H、I外,还要从上述器材中选择 (只填仪器前的字母代号).
(3)请在答题纸的方框内画出实验原理图.
(4)若选择了最合适的器材,采用最恰当的实验电路进行实验测量,电流表的读数为I,电压表的读数为U,则金属丝的电阻率为
=.
C.电阻箱一只(符号:
,0~999Ω,额定电流1A)
D.交流电表一只(0~0.6A)
E.导线若干
①请在方框内画出实验电路图。
②写出简单实验步骤。