实验：描绘元件的伏安特性曲线
讲例1．某同学从家里的废旧收音机上拆下一电学元件，其上标注“2.5 V 1.5 W”的字样，为描绘出该元件的伏安特性曲线，该同学在实验室找到了下列实验器材：
A ．电流表(量程是3 A，内阻是0.1 Ω)
B ．电流表(量程是0.6 A，内阻是0.5 Ω)
C ．电压表(量程是15 V，内阻是25 kΩ)
D ．电压表(量程是3 V，内阻是5 kΩ)
E ．滑动变阻器(阻值范围0～5 Ω，额定电流为0.6 A)
F ．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω，额定电流为0.6 A)
G ．直流电源(电动势E ＝3 V，内阻不计)
H ．开关、导线若干
(1)为了提高实验结果的准确程度，电流表应选____；电压表应选____；滑动变阻器应选____．
(2)请将如图1所示的实验电路图补充完整．
图1
(3)该同学根据设计的实验电路进行实验，通过实验得到如下数据(I 和U 分别表示待测元件的电流和电压) ，请在图2坐标纸中描绘出该元件的伏安特性曲线.
图2
讲例2．某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接。
①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；
②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A；
③该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数) 。
小测．[2015·厦门质监]某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某种小灯泡L 1(6 V 2.5 W) 的伏安特性曲线，设计了如图甲所示的电路，要求多次测量，尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A ．直流电源 B．电压表V C．电流表A
D ．滑动变阻器R 1(0～20 Ω，5 A)
E ．滑动变阻器R 2(0～200 Ω，1 A)
F ．开关与导线若干
请回答以下问题：
(1)滑动变阻器应选择________(填选项前的字母) 。
(2)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路实物图连接完整。
(3)开关S 闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________。(选填“A 端”、“B 端”或“AB 中间”)
(4)如图丙所示为该种小灯泡的U I 图象，现将两个这种小灯泡L 1、L 2与一个阻值为5 Ω的定值电阻R 连成如图丁所示的电路，电源的内阻为r ＝2.5 Ω，开关S 闭合后，小灯泡L 1与定值电阻R 的电功率恰好均为P ，则P ＝________W，电源的电动势E ＝________V。
答案：
讲例1．(1)B D E (2)见解析图 (3)见解析图
1.5解析 (1)元件的最大电压不超过2.5 V ，电压表应选D ，最大电流不超过I ＝ A＝0.6 A ，2.5
电流表选B ，为方便实验操作，滑动变阻器应选小量程，所以选E.
(2)由表中实验数据可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，元
U 22.52件电阻约为R ＝ Ω≈4.17 Ω，电压表内阻为5 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω，电压P 1.5
表内阻远大于电学元件电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
讲例2. ①如图所示 ②0.44 ③4 2．25(2.22～2.28均对
)
解析 ①根据题意，实验电路为分压电路，电流表外接，按照电流流向即可完成连线，在连线时要注意电表的极性，并注意接线要连到接线柱上。
②因为电流表的最小分度值是0.02 A，所以读数为22×0.02 A＝0.44 A。
③当电源的内阻与外阻相同时，小电珠的总功率最大，即当总电流I ＝1.5 A，路2r
端电压为U ＝1.5 V 时，小电珠的总功率最大，从题图中可知U ＝1.5 V 时，通过每个小电珠的电流为I 0＝0.38 A，所以有n ＝4，总功率约为P ＝IU ＝1.5×1.5 W＝2.25 W。
小测.
E I I 0
答案 (1)D (2)如图所示 (3)A 端 (4)0.2 6
解析 (1)绘制伏安特性曲线，要求小灯泡两端电压由零开始连续调节，故滑动变阻器采用分压式电路，因此选择阻值较小的滑动变阻器，选D 。(2)小灯泡电阻较小，测量电路采用电流表外接。(3)为确保闭合开关时，小灯泡两端电压最小，滑动变阻器滑片应置于A 端。(4) L1与电阻R 并联，电压相等、功率相等，故此时小灯泡L 1的电阻为5 Ω，由伏安特性曲线可知，此时小灯泡L 1两端电压为1 V ，通过的电流为0.2 A ，所以功率P ＝UI ＝0.2 W ；由并联电路知识可知，通过L 2的电流为0.4 A ，由伏安特性曲线可知，L 2两端电压为4 V ；故电路的路端电压为5 V；由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 可知，E ＝U ＋Ir ＝5 V＋0.4×2.5 V ＝6 V。
实验：描绘元件的伏安特性曲线
讲例1．某同学从家里的废旧收音机上拆下一电学元件，其上标注“2.5 V 1.5 W”的字样，为描绘出该元件的伏安特性曲线，该同学在实验室找到了下列实验器材：
A ．电流表(量程是3 A，内阻是0.1 Ω)
B ．电流表(量程是0.6 A，内阻是0.5 Ω)
C ．电压表(量程是15 V，内阻是25 kΩ)
D ．电压表(量程是3 V，内阻是5 kΩ)
E ．滑动变阻器(阻值范围0～5 Ω，额定电流为0.6 A)
F ．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω，额定电流为0.6 A)
G ．直流电源(电动势E ＝3 V，内阻不计)
H ．开关、导线若干
(1)为了提高实验结果的准确程度，电流表应选____；电压表应选____；滑动变阻器应选____．
(2)请将如图1所示的实验电路图补充完整．
图1
(3)该同学根据设计的实验电路进行实验，通过实验得到如下数据(I 和U 分别表示待测元件的电流和电压) ，请在图2坐标纸中描绘出该元件的伏安特性曲线.
图2
讲例2．某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接。
①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；
②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A；
③该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数) 。
小测．[2015·厦门质监]某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某种小灯泡L 1(6 V 2.5 W) 的伏安特性曲线，设计了如图甲所示的电路，要求多次测量，尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A ．直流电源 B．电压表V C．电流表A
D ．滑动变阻器R 1(0～20 Ω，5 A)
E ．滑动变阻器R 2(0～200 Ω，1 A)
F ．开关与导线若干
请回答以下问题：
(1)滑动变阻器应选择________(填选项前的字母) 。
(2)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路实物图连接完整。
(3)开关S 闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________。(选填“A 端”、“B 端”或“AB 中间”)
(4)如图丙所示为该种小灯泡的U I 图象，现将两个这种小灯泡L 1、L 2与一个阻值为5 Ω的定值电阻R 连成如图丁所示的电路，电源的内阻为r ＝2.5 Ω，开关S 闭合后，小灯泡L 1与定值电阻R 的电功率恰好均为P ，则P ＝________W，电源的电动势E ＝________V。
答案：
讲例1．(1)B D E (2)见解析图 (3)见解析图
1.5解析 (1)元件的最大电压不超过2.5 V ，电压表应选D ，最大电流不超过I ＝ A＝0.6 A ，2.5
电流表选B ，为方便实验操作，滑动变阻器应选小量程，所以选E.
(2)由表中实验数据可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，元
U 22.52件电阻约为R ＝ Ω≈4.17 Ω，电压表内阻为5 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω，电压P 1.5
表内阻远大于电学元件电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
讲例2. ①如图所示 ②0.44 ③4 2．25(2.22～2.28均对
)
解析 ①根据题意，实验电路为分压电路，电流表外接，按照电流流向即可完成连线，在连线时要注意电表的极性，并注意接线要连到接线柱上。
②因为电流表的最小分度值是0.02 A，所以读数为22×0.02 A＝0.44 A。
③当电源的内阻与外阻相同时，小电珠的总功率最大，即当总电流I ＝1.5 A，路2r
端电压为U ＝1.5 V 时，小电珠的总功率最大，从题图中可知U ＝1.5 V 时，通过每个小电珠的电流为I 0＝0.38 A，所以有n ＝4，总功率约为P ＝IU ＝1.5×1.5 W＝2.25 W。
小测.
E I I 0
答案 (1)D (2)如图所示 (3)A 端 (4)0.2 6
解析 (1)绘制伏安特性曲线，要求小灯泡两端电压由零开始连续调节，故滑动变阻器采用分压式电路，因此选择阻值较小的滑动变阻器，选D 。(2)小灯泡电阻较小，测量电路采用电流表外接。(3)为确保闭合开关时，小灯泡两端电压最小，滑动变阻器滑片应置于A 端。(4) L1与电阻R 并联，电压相等、功率相等，故此时小灯泡L 1的电阻为5 Ω，由伏安特性曲线可知，此时小灯泡L 1两端电压为1 V ，通过的电流为0.2 A ，所以功率P ＝UI ＝0.2 W ；由并联电路知识可知，通过L 2的电流为0.4 A ，由伏安特性曲线可知，L 2两端电压为4 V ；故电路的路端电压为5 V；由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 可知，E ＝U ＋Ir ＝5 V＋0.4×2.5 V ＝6 V。