4．I－U图线上各点要用平滑曲线连接．

电路的设计和仪器的选择

　(2013·山东济南外国语学校测试)有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U－I图线，有下列器材供选用：

A．电压表(0～5 V，内阻10 KΩ )

B．电压表(0～10 V，内阻20 KΩ )

C．电流表(0～0.3 A ，内阻1 Ω)

D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)

E．滑动变阻器(5 Ω，10 A)

F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)

(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．(用序号字母表示)

(2)为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)

(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图7－4－1中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．

图7－4－1

　[解析]　(1)因灯泡的额定电压为4 V，为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；只能选用0～5 V的电压表，故选A；由P＝UI得，灯泡的额定电流I＝＝0.5 A；电流表应选择0～0.6 A的量程，故选D.

(2)由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E.

(3)灯泡内阻R＝＝8 Ω；＝＝1250，＝＝20，说明电压表内阻远大于灯泡内阻，应采用电流表外接法；而由以上分析知，滑动变阻器应选择分压接法；电路图和实物连接图如图所示．

[答案]　(1)A　D　(2)E　(3)见解析

电学实验仪器的选择

选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材，一般要考虑三方面因素：

(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流．

(2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的1/3以上；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位．

(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节．在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到．

电路的连接和实验数据的分析

　(2013·安徽皖南八校联考)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图7－4－2甲所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 甲　　　　　　　　 　　　　　　　 乙

　图7－4－2

　(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．

(2)某同学排除故障后测绘出电源和小电珠的U—I特性图线，如图乙所示．电源的电动势E＝________V；小电珠的电阻随温度的上升而________．

(3)将与上面相同的两个小电珠并联后接到上面电源上，每一只小电珠的实际电功率是________W.

[解析]　(1)不管样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，则可能是g导线断路．

(2)由电源的U－I特性图线可知电源的电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω；由小电珠的U－I特性图线可知小电珠的电阻随温度的升高而增大．

(3)当两个小电珠并联后，接到电源上，由闭合电路欧姆定律得，E＝U＋2Ir，电源的U－I特性图线为U＝E－2rI＝E－2I，在图乙中作出U＝E－2I图线，如图所示．图线与小电珠U－I图线的交点(0.95,1.1)，一只小电珠的实际电功率是P＝UI＝0.95×1.1 W＝1.05 W.

[答案]　(1)g　(2)3.0　增大　(3)1.05

(1)电路采用“分压式”，电压可以从“零”开始变化；若导线“g”断路，“分压式”变为“限流式”，则电压不能从“零”开始变化．

(2)根据电源U－I图象和小电珠U－I图象的交点可计算小电珠的电功率．

A组　双基题组

3．在I－U图线弯曲处，绘点要密．

2．闭合开关前，滑片应移到使小电珠的电压为0的一端．

1．电路的连接方式：电流表应采用外接法，滑动变阻器应采用分压式连接．

3．滑动变阻器的限流接法和分压接法．

(1)两种接法比较

方式 内容	限流接法	分压接法	对比说明
两种接法 电路图			串、并联 关系不同
负载R上电压调节范围	≤U≤E	0≤U≤E 电压能从零开始连续变化	分压接法调节范围大
负载R上电流调节范围	≤I≤	0≤I≤	分压接法调节范围大
闭合S前 触头位置	b端	a端	都是为了保护电路元件

实验器材

小电珠、电压表与电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．

注意事项

2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大．

1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测得多组(U、I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来，分析小电珠的伏安特性．

2．分析伏安特性曲线的变化规律．

实验原理

1．描绘小电珠的伏安特性曲线．

5．(2012·广东高考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．

(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图7－3－12(a)和图7－3－12(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.

图7－3－12

(2)按图7－3－12(c)连接电路后，实验操作如下．

(a)将滑动变阻器R₁的阻值置于最________处(填“大”或

“小”)；将S₂拨向接点1，闭合S₁，调节R₁，使电流表示数为I₀.

(b)将电阻箱R₂的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S₂拨向接点2；保持R₁不变，调节R₂，使电流表示数乍为I₀，此时R₂阻值为1 280 Ω.

(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.

[解析]　(1)长度l＝5.0 cm＋1× mm＝5.01 cm；直径d＝5 mm＋31.5× mm＝5.315 mm.

(2)(a)为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处．

(b)为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大．

(3)将S₁闭合，S₂拨向接点1时，其等效电路图如图a所示．

a　　　　b

当S₂拨向2时，其等效电路图如图b所示．

由闭合电路欧姆定律知I＝，当I相同均为I₀时，R₂＝R_圆柱体，所以R_圆柱体＝1 280 Ω.

[答案]　(1)5.01　5.315　(2)大　大　(3)1 280