高考一轮物理实验基础与实战11描绘小灯泡的伏安特性曲线 Word版含答案.docx
《高考一轮物理实验基础与实战11描绘小灯泡的伏安特性曲线 Word版含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考一轮物理实验基础与实战11描绘小灯泡的伏安特性曲线 Word版含答案.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考一轮物理实验基础与实战11描绘小灯泡的伏安特性曲线Word版含答案
设计与创新能力：
要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，以完成新的实验要求的设计性实验，将逐步取代对原教材中实验的考查。
【实验目的】
1．描绘小灯泡的伏安特性曲线。
2．理解并检验灯丝电阻随温度升高而增大。
3．掌握仪器的选择和电路连接。
【实验原理】
1．根据部分电路欧姆定律，一纯电阻R两端电压U与电流I总有U=I·R，若R为定值时，u—I图线为一过原点的直线。
小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其电阻也就随温度的升高而增大。
而通过小灯泡灯丝的电流越大，灯丝的
温度也越高，故小灯泡的伏安特性曲线（u—I曲线）应为曲线。
2．小灯泡（3.8V，0．3A）电阻很小，当它与电流表（0．6A）串联时，电流表的分压影响很大，为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法，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。
3．实验电路如右图所示，改变滑动变阻器的滑片的位置，从电压表和电流表中读出几组值，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组值画出U-I图象。
【实验器材】
小灯泡（3．8V，0．3A），电压表（0-3V-15V），电流表（0-0．6A-3A），
滑动变阻器（20Ω），学生低压直流电源，电键，导线若干，坐标纸、铅笔。
【实验步骤】
1．如图所示连结电路安培表外接，滑线变阻器接成分压式。
电流表采用0．6A量程，电压表先用0～3V的量程，当电压超过3V时采用15V量程。
2．把变阻器的滑动片移动到一端使小灯泡两端电压为零
3．移动滑动变阻触头位置，测出15组不同的电压值u和电流值I，并将测量数据填入表格。
4．在坐标纸上以u为横轴，以I为纵轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点。
（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以所描图线充分占据整个坐标纸为宜。
）将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得小灯泡的伏安特性曲线。
5．拆除电路、整理仪器。
【注意事项】
1．实验过程中，电压表量程要变更：
U<3V时采用0—3V量程，当U>3V时采用0—15V量程。
2．读数时，视线要与刻度盘垂直，力求读数准确。
3．实验中在图线拐弯处要尽量多测几组数据（U／I值发生明显变化处，即曲线拐弯处。
此时小灯泡开始发红，也可以先由测绘出的U—I图线，电压为多大时发生拐弯，然后再在这一范围加测几组数据）
4．在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动滑动触头。
当电压指在额定电压处时，测出电流电压值后，要马上断开电键。
5．画u—I曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，对误差较大的点应当舍弃。
【实验数据记录和处理】
U（V）
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I（A）
U（V）
1.4
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
I（A）
此处贴坐标纸
【问题与讨论】
1．此实验为什么采用电流表外接法？
2．此实验为什么采用分压电路？
3．小灯泡的电阻是定值吗？
用你的数据计算几个不同电流时的电阻值并说明随电流的增大小灯泡的电阻的变化规律。
考点一考查描绘小电珠的伏安特性曲线实验及其迁移
因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10Ω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，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压．所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法．实验电路如下图所示．
考点二测电阻的多种方法
除常规的伏安法测电阻，还可以采用其他多种特殊方法测电阻，有些方法可以测出电流表和电压表的内阻.
方法
原理图
测量条件
测量物理量
备注
伏安法
两表内阻未知，且UA与UV接近
RA＝
UA较小时，可串联分压电阻
两表内阻未知，且IV与IA接近
RV＝
RV较小时，可并联分流电阻
【基础练习】
1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V，3W”，其它选择的器材有：
电压表V1（量程6V，内阻20Ω）
电压表V2（量程20V，内阻60kΩ）
电流表A1（量程3A，内阻0．2Ω）
电流表A2（量程0．6A，内阻lΩ）
变阻器R1（0—1000Ω，0．5A）
变阻器R2（0—20Ω，2A）
学生电源E（6—8V）
开关S及导线若干
实验中要求电压表在0—6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用，变阻器应选用。
在如图所示方框中画出实验的原理图。
2．某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据：
①在图上画出I—U图线。
②从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是。
③这表明导体的电阻随温度升高而。
3．某同学使用如下器材：
电源E（电动势为12V）；电压表V（量程为0～15V，内电阻约为15kΩ）；电流表A（量程为0～100mA，内电阻约为10Ω）；滑动变阻器（最大阻值为50Ω）；单刀单掷开关；导线若干．现测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图3所示，已知小灯泡的额定电压为12V.
图3
（1）请在虚线框中画出此实验电路图．
（2）根据设计的电路图在图4的实物上连线．
图4
（3）由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为P额＝________W，小灯泡的电阻的变化特性为：
____________________________________________________________.
4．某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，得到如下表所示的一组U－I数据：
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
U（V）
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.60
3.00
I（A）
0.020
0.060
0.100
0.140
0.170
0.190
0.200
0.205
灯泡发
光情况
不亮
微亮
逐渐变亮
正常发光
（1）试在图5上画出U－I图线．当U＜1.40V时，灯丝电压与电流成________比，灯丝电阻________；当U＞1.40V时，灯丝的温度逐渐升高，其电阻随温度升高而________．
图5
（2）从图线上可以看出，当小灯泡两端电压逐渐地增大时灯丝电阻的变化是________．
（3）实验结果表明，导体的电阻随温度的升高而________．
5．图6甲为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I－U关系的曲线图．
（1）为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图________，简要说明理由：
___________________.（电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω）
（2）在图丁所示的电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω.
图6
【基础练习答案】
1.A2、V1、R2
2.①如图
②开始几乎不变，后来逐渐增大③增大
3.
（1）实验电路图如下图所示．
（2）实物连接图如下图所示．
（3）1.152；小灯泡的电阻随电压升高而增大
4．
（1）U－I图线见解析图 正 不变 增大
（2）开始不变后来逐渐变大
（3）增大
解析
（1）根据给出的坐标纸建立坐标系，然后描点．用平滑的曲线连接，可以看出当U＜1.40V时，灯泡电压与电流成正比，灯丝
电阻不变；当U＞1.40V时，由U－I图线可知，图线斜率逐渐增大，故其电阻随温度的升高而增大．
（2）从图象得到，当U＜1.40V时，图线斜率基本不变；当U＞1.40V时，图线斜率逐渐增大，所以灯丝电阻的变化是开始不变后来逐渐增大．
（3）从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大．
5．
（1）乙 图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压
（2）5.2111.8
解析
（1）图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压，从而能够得到完整I－U图线，故选图乙．
（2）通过R1的电流为I1＝
＝
A＝36mA，通过热敏电阻的电流I2＝I－I1＝（70－36）mA＝34mA，由甲图可知热敏电阻两端的电压为5.2V，电阻R2＝
Ω≈111.8Ω.
【实战提升】
1．[2016江苏10]【题号：
3200003097】．（8分）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，R随t的升高而增大．实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温值．
实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…．然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的实数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…．
（1）有以下两电流表，实验电路中应选用.
（A）量程0~100mA，内阻约2Ω
（B）量程0~0.6A，内阻可忽略
（2）实验过程中，要将电阻箱的的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是.
①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”
③将旋钮c由“9”旋转至“0”
（3）实验记录的t和R的数据见下表：
请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R—t图象.
由图线求得R随t的变化关系为R=。
2.【2017·河北冀州中学高二上期第二次月考】某学习的探究小组用下列器材组成一个电路，使其既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能描绘出小灯泡的伏安特性曲线，每一次操作后，同时记录电流表A，电压表
和电压表
的示数，组成两个坐标点
、
，标到I-U坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则下列说法中正确的是
A．图中的曲线①表示小灯泡的电流随两端的电压表
的变化关系图
B．图中的曲线①表示通过电源的电流随路端电压
的变化关系图
C．从图中信息可以求出电池组的电动势约为4.4V
D．I-U坐标中画出的两条图线在P点（2.0A，2.4V）相交，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为1.2Ω
【答案】AC
考点：
考查了I-U图像
【名师点睛】电源的U-I图象与纵轴的交点是电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻，求电源内阻时要注意看清楚纵轴坐标起点数据是多少，否则容易出错．
3.【2017·河北唐山一中高二10月月考】某额定电压为8V的灯泡的伏安特性曲线如图所示．若将它与一个R＝7Ω的定值电阻串联后接在电动势E＝8V、内阻r＝1Ω的电源上，则通过该灯泡的实际电流约为______A，该灯泡的实际功率为______W.
【答案】0.5；2.0
【解析】由电源的电动势和内阻做出电源的伏安特性曲线如图所示；
则交点为灯泡的工作点，由图可知，灯泡的电压为4V，电流为0.5A，则灯泡的功率为
。
考点：
电功率；U-I线
【名师点睛】求灯泡实际功率时要注意图象法的应用，即在图中作出电源的伏安特性曲线，图象与灯泡的伏安特性曲线的交点为灯泡的工作点；要掌握应用图象法处理实验数据的方法.
升级会员 