描绘小电珠的伏安特性曲线
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U I 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．加在小电珠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.
热点 实验操作、数据处理及实验结果的分析
【典例1】 一实验小组准备探究某种元件Q 的伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：
(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．
(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(填“大于”、“等于”或“小于”) 真实值．
(3)闭合开关S ，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零．原因可能是图中的________(填“a ”、“b ”、“c ”、“d ”、“e ”或“f ”) 处接触不良． (4)实验测得表格中的7组数据．请在图742中的坐标纸上作出该元件的IU 图线.
(5)为了求元件Q 在IU 图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I 、U ，由R U 1
＝I 求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k ，由R ＝k 求得．其中________(填“甲”或“乙”) 同学的方法正确．
解析 (1)由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法．
(2)由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值．
(3)当图中的f 处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调为零． (4)根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来．
(5)IU 图线上切线(即斜率) 可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而R U
＝I
借题发挥 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”部分接入该两点间．
【变式跟踪1】 在“描绘小灯泡的伏安特
性曲线”的实验 中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开
关外，还有：
A ．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计) B ．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω) C ．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω) D ．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ) E ．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)
F ．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
G ．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯
泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示) ．
(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路．
(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图7-4-4甲所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E ＝6 V，内阻r ＝1 Ω，定值电阻R ＝9 Ω，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)
P
解析 (1)由灯泡标识(5 V ，2.5 W) 知，I ＝U ＝0.5 A ，因此电流表选C ，电压表选E. 由于电路接成分压式，滑动变阻器选F. (2)如图所示
(3)把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为I max ＝
E
0.6 A ，R ＋r
在题图中的U －I 图中，作出此电源的U －I 图线如图中虚线所示
两图线交点即表示该灯泡的实际工作点．由图知U ＝2.2 V，I ＝0.38 A，所以P ＝UI ＝2.2×0.38 W＝0.84 W.
答案 (1)C E F (2)见解析图 (3)0.84(0.81～0.87) 皆可 实验原理及实验方法的迁移
【典例2】 已知一个标有“2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的RU 特性如图7-4-5所示．某 同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R 随电压U 变化的图象．可供选择的器材有：
电流表A1(量程100 mA，内阻约2 Ω) ； 电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.3 Ω) ；
电压表V1(量程1 V，内阻500 Ω) ； 电压表V2(量程15 V，内阻1 kΩ) ； 定值电阻R1(电阻为1 kΩ) ； 定值电阻R2(电阻为10 kΩ) ； 滑动变阻器R0(0～10 Ω，2 A)； 电池E(电动势为3 V，内阻很小) ； 导线若干和开关S 一个
(1)利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电流表_______，电压表________，定值电阻________(填所选器材的符号) ．
(2)在方框内画出该同学的实验电路图．
(3)在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为________ V
U 2.4
解析 分析RU 特性可知，该元件的最大电流为I ＝R A ＝0.06 A＝60 mA，
40故应选电流表A 1；电压最大值为2.4 V ，V 1量程太小，而V 2量程太大，将V 1与定值电阻R 1串联，当V 1(内阻500 Ω)为1 V 时，R 1两端电压为2 V ，二者串联可等效为一个量程为3 V的电压表，满足量程需求．电压要求从0开始调节，故滑动变阻器连接采用分压法．R max
预测高考命题视角
以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点．
R U
＝0.8 V.
3R V1＋R 1
描绘小电珠的伏安特性曲线
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U I 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．加在小电珠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.
热点 实验操作、数据处理及实验结果的分析
【典例1】 一实验小组准备探究某种元件Q 的伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：
(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．
(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(填“大于”、“等于”或“小于”) 真实值．
(3)闭合开关S ，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零．原因可能是图中的________(填“a ”、“b ”、“c ”、“d ”、“e ”或“f ”) 处接触不良． (4)实验测得表格中的7组数据．请在图742中的坐标纸上作出该元件的IU 图线.
(5)为了求元件Q 在IU 图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I 、U ，由R U 1
＝I 求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k ，由R ＝k 求得．其中________(填“甲”或“乙”) 同学的方法正确．
解析 (1)由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法．
(2)由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值．
(3)当图中的f 处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调为零． (4)根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来．
(5)IU 图线上切线(即斜率) 可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而R U
＝I
借题发挥 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”部分接入该两点间．
【变式跟踪1】 在“描绘小灯泡的伏安特
性曲线”的实验 中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开
关外，还有：
A ．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计) B ．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω) C ．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω) D ．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ) E ．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)
F ．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
G ．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯
泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示) ．
(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路．
(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图7-4-4甲所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E ＝6 V，内阻r ＝1 Ω，定值电阻R ＝9 Ω，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)
P
解析 (1)由灯泡标识(5 V ，2.5 W) 知，I ＝U ＝0.5 A ，因此电流表选C ，电压表选E. 由于电路接成分压式，滑动变阻器选F. (2)如图所示
(3)把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为I max ＝
E
0.6 A ，R ＋r
在题图中的U －I 图中，作出此电源的U －I 图线如图中虚线所示
两图线交点即表示该灯泡的实际工作点．由图知U ＝2.2 V，I ＝0.38 A，所以P ＝UI ＝2.2×0.38 W＝0.84 W.
答案 (1)C E F (2)见解析图 (3)0.84(0.81～0.87) 皆可 实验原理及实验方法的迁移
【典例2】 已知一个标有“2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的RU 特性如图7-4-5所示．某 同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R 随电压U 变化的图象．可供选择的器材有：
电流表A1(量程100 mA，内阻约2 Ω) ； 电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.3 Ω) ；
电压表V1(量程1 V，内阻500 Ω) ； 电压表V2(量程15 V，内阻1 kΩ) ； 定值电阻R1(电阻为1 kΩ) ； 定值电阻R2(电阻为10 kΩ) ； 滑动变阻器R0(0～10 Ω，2 A)； 电池E(电动势为3 V，内阻很小) ； 导线若干和开关S 一个
(1)利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电流表_______，电压表________，定值电阻________(填所选器材的符号) ．
(2)在方框内画出该同学的实验电路图．
(3)在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为________ V
U 2.4
解析 分析RU 特性可知，该元件的最大电流为I ＝R A ＝0.06 A＝60 mA，
40故应选电流表A 1；电压最大值为2.4 V ，V 1量程太小，而V 2量程太大，将V 1与定值电阻R 1串联，当V 1(内阻500 Ω)为1 V 时，R 1两端电压为2 V ，二者串联可等效为一个量程为3 V的电压表，满足量程需求．电压要求从0开始调节，故滑动变阻器连接采用分压法．R max
预测高考命题视角
以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点．
R U
＝0.8 V.
3R V1＋R 1