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1、优秀学习资料欢迎下载高二物理实验专题复习实验一 :描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律二、实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性。三、实验器材小灯泡、电压表、电流表、4V6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电健等四、实验电路图 1 、线路原理图因为小电珠（
2、即小灯泡）的电阻较小（10左右）所以测量电路应该选用安培表外接法。因为作图需要多个点，所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法。2、实物接线图（1）先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路（滑动变阻接下面两个接线柱）（2）将小灯泡、 电流表串联好， 再接到滑动变阻器的两个接线柱上（一上一下）（3）最后将伏特表并接在小灯泡的两端。（4）注意滑动变阻器的滑动触头实验初应在使小灯泡短路的位置。（5）注意安培表、伏特表的量程和正负接线柱（若选用的是标有“3.8V 0.3A ”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A 量程；电压表开始时应选用 0-3V 量程，当电压调到接近3V时，再改用 0-15V 量程。五
3、、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，读出十二组不同的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。记录表格：次数 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载
4、电压 U 电流 I 六、关于滑动变阻器限流与分压滑动变阻器的限流接法如a 图，与分压接法如图b 下列情况必须采用分压式接法要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节。用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求用电器电压变化范围较大。因为限流连接电压变化为：0ERrRRL00，范围太小；分压连接电压变化为：0ERrR00（RLR0） ， 。相反，如果采用限流接法（a） ，由于滑动变阻器的最大值R0太小，实际不能起到限流作用，也不利于调节数据。若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法. 下列情况可选用限流式接法测量时电路电流或电
5、压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法 . 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法. 没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法 . 七、实验注意事项对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验, 应明确以下几点 : 1.由欧姆定律可知 , 对一纯电阻用电器 , 有 I=U/R. 因此, 当 R为定值时 ,I U图线应为一过原点的直线 . 但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0 增至额定电压过程中, 灯丝温度由室温升高到近2000, 因此灯丝电阻率有明显
6、增大, 故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线. 2.实验用的小灯泡通常为“3.8V 0.3A ”一类小电珠 , 其在白炽状态下电阻很小, 在室温下电阻更小, 因此为减小实验误差 , 测量电路应采用电流表外接法. 3.为使小灯泡上的电压能从0 开始连续变化 , 滑动变阻器应采用分压式连接. 八、规律方法1、对电路的连接：例 1、用图（ a）中所给的实验器材测量一个“12V，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有 3A，0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V，3V两档，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
7、 -第 2 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载压可连续地从 0V调到 12V。(1) 按要求在实物图上连线(2) 其次测量时电流表的指针位置如图（b）所示，其计数为 A 解：对于“ 12V，5W ”的小灯泡其额定电流大约是I=5/12A0.6A ，故安培表的量程应选0-0.6A ，根据测量要求，电压连续地从0V调到 12V，应接成分压电路，又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以，故电路连接如图所示。电流表读数为0.245A 2、对图线的分析能力例 2、一个标有“ 220V ，60W ”的白炽灯泡，加上的电压U由 0 逐渐增大到 220V，在此过程中，电压
8、U和电流 I 的关系可用图像表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是（）解：利用图像斜率的物理意义表示电阻这一知识点解题，UI 图像的意义，斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大。如果是曲线， 电阻可用该点与O点连线的斜率表示， 温度越高，电阻率越大，电阻也越大。0 U I A 0 U I B 0 U I C 0 U I D 0 1 2 3 A 0 0.2 0.4 0.6 0.6 0.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载灯泡在电压加大过程中，灯丝中的电流增大，温度升高，电阻变大，所以B对，A图
9、表示电阻不变，C表示电阻变小， D表示先变大，后变小，答案ACD 练习：1、某灯泡两端的电压为1V时, 其电流为 0.2A, 当电压为 2V 时, 其电流为 0.3A, 那么电压为 1.5V 时,则( ) A.其电流一定为 0.25A B.其电流一定大于 0.25A 而小于 0.3A C.其电流一定大于 0.2A 而小于 0.25A D.以上说法均不对分析: 分析易知 , 电压为 1.5V 时, 灯丝电阻5RRB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直， 如图 4117 所示则穿过 A、B 两圆环 的 磁 通 量 的大小关系为 ( ) AABBABCA2 B 12C1. 将线框从平移到，
10、 磁感线是从线框的同一面穿过的， 所以 1| | ；将线框从绕 cd 边转到，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以 2|( ) | ( 以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负) 故正确选项为 C. 4. 如图 4119 所示， 闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流( ) A使线圈在其平面内平动或转动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C使线圈以 ac 为轴转动D使线圈以 bd为轴稍做转动解析：选 D.根据产生感应电流的条件可知：只需使穿过闭合 回 路的磁通量发生变化，就能在回路中产生感应电流线圈在匀
11、强磁场中运动，磁感应强度B 为定值，根据前面分析 BS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量S0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此 S0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样S0，因而无感应电流产生；当线圈以ac 为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量S仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以bd为轴稍做转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选D. 5. 如图 4120 所示，在第一象限内存在磁场，已知沿 x 轴方向磁感应强度均匀增加，满足Bxkx，沿 y 轴方
12、向磁感应强度不变线框 abcd 做下列哪种运动时可以产生感应电流( ) A沿 x 轴方向匀速运动B沿 y 轴方向匀速运动C沿 x 轴方向匀加速运动D沿 y 轴方向匀加速运动解析：选 AC.根据磁场的特点，线框沿x 轴方向运动，磁通量增加，有感应电流；沿y 轴方向运动磁通量不变，不产生感应电流6. 某学生做观察电磁感应现象的实验，将灵敏电流计、线圈 A和 B、蓄电池、开关用导线连接成如图4121 所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是( ) A开关位置接错B电流表的正、负极接反C线圈B的接头 3、4 接反D蓄电池的正、负极接反图 4119图 4120图 4121精
13、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载解析：选 A.图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间电流的有无导致磁场变化，进而观察产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的7. 如图 4122 所示，导线框 abcd 放在光滑的平行导轨上，与导轨接触良好，现使导线框abcd 向右运动， G1、G2是两只电 流 表 ， 则( ) AG1、G2中都有电流通过BG1、G2中都没有电流通过C只有 G1中有电流通过D只有 G2中有电流通过解析：选 A.虽然线
14、圈 abcd 构成的闭合回路中没有磁通量的变化，但电流表G1与线框 abcd 构成的闭合回路中磁通量发生变化，有感应电流流过G1和 G2，所以 A对8. 如图 4123 所示， 在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好 这两条金属棒 ab、cd 的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能( ) Av1v2 B v1v2Cv1v2 D 无法确定解析：选 AB.只要金属棒 ab、cd 的运动速度不相等，井字形回路中的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，故选项A、B正确9. 如图 4124
15、所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出已知匀强磁场区域的宽度 L 大于线框的高度 h，那么下列说法中正确的是( ) A线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生B线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转变成电能D整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能解析：选 AC.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故B 错而进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，也就产生了感应电流，故 A正确在产生感应电流的过程中消耗了机械能，故C正确 D错误1
16、0. 一个单匝矩形线圈abcd，边长 ab20 cm，bc30 cm ，如图 4125所示放在 Oxyz直角坐标系内， 线圈平面垂直于 Oxy平面，与Ox轴和 Oy轴的夹角分别为 30和 60，匀强磁场的磁感应强度 B102 T 试计算：当磁场方向分别沿Ox 、Oy 、Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？解析：匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为 S的平面的磁通量为 BS ，题中磁场沿Ox 、Oy、Oz方向时，找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，就可直接用上述公式计算图 4122图 4123图 4124图 4125精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
17、- - - - -第 28 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载矩形线圈的面积：Sabbc0.300.20 m26102 m2，它在垂直于三条坐标轴上的投影面积的大小分别为：SxScos610212 m23102 m2，SyScos610232 m233102 m2，Sz0. 当磁感应强度 B沿 Ox方向时，穿过线圈的磁通量xBSx1023102 Wb3104 Wb. 当磁感应强度 B沿 Oy方向时，穿过线圈的磁通量yBSy10233102 Wb33104 Wb. 当磁感应强度 B沿 Oz方向时，穿过线圈的磁通量zBSz0. 答案：3104 Wb 3 3104 Wb 0 11. 如图 4126
18、 所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场， B0.8 T ，磁场有明显的圆形边界，圆心为O ，半径为 1 cm.现于纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A 线圈半径为1 cm,10 匝； B线 圈 半 径 为 2 cm,1匝；C线圈半径为 0.5 cm,1 匝问：(1) 在 B减为 0.4 T 的过程中， A和 B中磁通量改变多少？(2) 当磁场转过 30角的过程中，C中磁通量改变多少？解析： (1) 对 A线圈， A1B1rA2，A2B2rA2. 磁通量改变量A| A2A1| (0.8 0.4) 3.14104 Wb 1.256104 Wb 对 B线圈， B1B1rB2，B2B2rB
19、2，磁通量改变量B| B2B1| (0.8 0.4) 3.14104 Wb 1.256104 Wb. (2) 对 C线圈：C1BrC2，磁场转过 30，线圈仍全部处于磁场中，线圈面积在垂直磁场方向的投影为 rC2cos30，则 C 2BrC2cos30.磁通量改变量C| C2C 1| BrC2(1cos30)0.83.14(5103)2(10.866) Wb 8.4106 Wb. 答案：见解析12. 如图 4127 所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef ，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb 构成一个边长为L 的正方形，开始时磁感应强度为 B0. 若
20、从t 0图 4126图 4127精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载时刻起，磁感应强度逐渐减小，棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出 B与 t 的关系式 )? 解析：要使电路中感应电流为零，只需穿过闭合电路中的总磁通量不变，故BL( Lvt ) B0L2，BB0LLvt. 答案：BB0LLvt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 31 页优秀学习资料欢迎下载精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 31 页