【知识点详解】
1. **伏安特性曲线**:伏安特性曲线是描绘一个元件两端电压(U)与其通过的电流(I)关系的图形。在这个实验中,目标是描绘小灯泡的伏安特性曲线,这有助于理解小灯泡的工作特性和电阻随温度变化的性质。
2. **滑动变阻器的使用**:实验中滑动变阻器用来调节电路中的电阻,从而改变小灯泡两端的电压和通过的电流。滑动变阻器的连接方式通常有分压式和限流式两种,根据实验需求选择合适的方式。
3. **实验器材选择**:选择实验器材的原则包括安全性、精确性以及操作便利性。例如,电源的最大电流不应小于电路中实际最大电流,电流表和电压表的量程需大于被测值,且电流表的内阻应远小于待测元件的电阻,电压表的内阻应远大于待测元件的电阻。
4. **实验步骤**:实验步骤包括绘制电路图、连接电路、调整滑动变阻器获取多组电压电流数据、在坐标纸上描绘数据点并连接成曲线。
5. **数据处理**:在坐标纸上以电压为横轴,电流为纵轴建立直角坐标系,将测量数据点描出并用平滑曲线连接,形成小灯泡的伏安特性曲线。曲线的斜率可以反映电流与电压的关系,若非线性表明电阻随电压或电流变化。
6. **例题解析**:
- 例1中,选择滑动变阻器的原则是能提供足够的电压范围和电流,同时考虑到安全和操作方便。在这种情况下,选择A,因为它的最大阻值较小,能够提供较大的电流变化范围,且额定电流较大,满足实验需求。
- 实验电路应选用分压式连接,以便于控制小灯泡两端的电压从零逐渐增加到3V,故选择电路图B。
- 对于小灯泡消耗的功率,可利用P=UI计算,其中U为实际电压(1.5V),I为通过小灯泡的电流,由伏安特性曲线求得。
7. **例2中的电路设计**:为了测量小灯泡的U-I特性,电流表应串联在电路中,考虑到小灯泡电阻较小,选择电流表A1,因为它的内阻与小灯泡电阻相当,对测量结果影响较小。滑动变阻器R1更适合,因为它具有较小的最大阻值,可以提供更精细的电流调节。
通过这样的实验和分析,学生不仅能掌握伏安特性曲线的描绘方法,还能深入理解电子元件的性能和电路设计原则,这对于高三物理复习至关重要。