实验一 测小灯泡伏安特性曲线.docx

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实验一测小灯泡伏安特性曲线

实验一：

测量小灯泡的伏安特性曲线

一、实验原理

根据伏安法测电阻，测出多组U-I值，然后做出U-I图像。

线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率是线性元件的电阻；非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线。

二、实验的考察层次

层次1：

仪器的读数（电压表和电流表的读数）

层次2：

实验电路图。

滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。

层次3：

仪器的选择：

滑动变阻器选小电阻。

层次4：

数据处理。

设计坐标，做U-I图像，或者I-U图像，计算电阻。

层次5：

电表量程不够时需要改装电表（改装电压表所需的电阻与电压表内阻几乎相当，改装电流表所需的电阻与电流表内阻几乎相当）【2016天津与2012四川相似度很高】

3、高考题呈现的特点

1.主要考察了电路图的分压接法电路图及实物图的连接。

2.仪器的选择问题，滑动变阻器的选择【电压表根据小灯泡的额定电压选择，电流表根据小灯泡的额定电流选择，滑动变阻器选小电阻】

3.内外接法的误差分析

4.根据测出的数据做U-I图像（注意图像都是曲线）

【典型立体剖析】

考点1：

实验原理和仪器选择

★★[例1]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：

A．小灯泡：

规格为“3.8V　0.3A”

B．电流表：

量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω

C．电流表：

量程0～3A，内阻约为0.1Ω

D．电压表：

量程0～5V，内阻约为5kΩ

E．滑动变阻器：

阻值范围0～10Ω，额定电流2A

F．电池组：

电动势6V，内阻约为1Ω

G．开关一只，导线若干

（1）为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8V且能方便地进行调节，因此电流表应选________．（填器材前选项）

（2）根据你选用的实验电路，将如图所示的器材连成实物电路．

答案　

（1）B　

（2）见解析图

解析　

（1）因小灯泡的额定电流为0.3A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选B.

（2）由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物电路如图乙所示．

★★[例2]有一个小灯泡标有“4V　2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：

A．电压表（0～5V，内阻10kΩ）

B．电压表（0～15V，内阻20kΩ）

C．电流表（0～3A，内阻1Ω）

D．电流表（0～0.6A，内阻0.4Ω）

E．滑动变阻器（10Ω，2A）

F．滑动变阻器（500Ω，1A）

G．学生电源（直流6V）、开关、导线若干

（1）实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

（2）实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．（用序号字母表示）．

（3）把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．

解析　因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用如图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4V，则电压表选0～5V的A而舍弃0～15V的B，小灯泡的额定电流I＝0.5A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8Ω，调节不方便，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的

＝20倍，电压表内阻是小灯泡的

＝1250倍，故电流表采用了外接法．

答案　

（1）描绘小灯泡的I—U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　

（2）A　D　E

（3）如下图所示．

考点2：

数据处理及误差分析

★★★【例3】图中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材．

（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图1中的实验电路图连接完整．

（2）开关S闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于_____端．（选填“A端”、“B端”或“AB中间”）

（3）实验中测得有关数据如下表：

根据表中的实验数据，在图2中画出小灯泡的I-U特性曲线．

【说明】：

1.实验原理图2.数据描点，画图

★★【例4】用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡标有“6V　3W”的字样，铅蓄电池的电动势为8V，滑动变阻器有两种规格：

R1标有“5Ω　2A”，R2标有“100Ω　20mA”．各电表的量程如图甲所示．测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．

（1）滑动变阻器应选用__________；

分压接法选小电阻

（2）用笔画线代替导线，把图甲中的实物连成实验电路（有部分连线已接好）；

（3）测量时电压表示数如图乙所示，则U＝________V；

（4）某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的I－U图像．分析图像不是直线的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

答案　

（1）R1　

（2）实验电路如图所示

（3）4.0　（4）小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻（或电阻率）变大

解析　

（1）由于电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如果选用R2，滑动变阻器中的电流会超过20mA，故选R1.

（2）实验电路中电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法．（4）小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻（或电阻率）变大．

【高考题赏析】

1.★【2009天津36】为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图甲所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。

由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是（　）

答案：

C

点评：

此题主要考察的是小灯泡的实验伏安特性曲线，电阻是逐渐增大的。

2.★★【2012安徽21】如图所示为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V.

（1）完成下列实验步骤：

①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________；

②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________；

③断开开关，……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．

（2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．

解析　

（1）滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱．闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压．

（2）与实物电路相应的电路图如图所示．

答案　

（1）①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱　②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压　

（2）如解析图所示

点评：

1.考察了实验电路图（两图的转化）2.考察了实验步骤，主要是滑动变阻器采用分压接法，首先得将电阻调到最小。

3.★★【2014新课标II】在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200

，电压表

的内阻的为2k

，电流表

的内阻约为10

，测量电路中电流表的连接表的连接方式如图（a）或图（b）所示，结果由公式Rx=

计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。

若将图（a）和图（b）中电路图测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则___________（填“Rx1“或“Rx2“）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2__________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。

4.★★【2015浙江2210分】图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。

（1）根据图甲画出实验电路图。

（2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V。

所示读数为：

①　　　　、②　　　　、③　　　　、④　　　　。

两组数据得到的电阻分别为　　　　和　　　　。

【说明】：

1.电压表和电流表读数时一定要估读一位，有两位小数。

【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：

（1）要会根据实物图画电路图。

（2）能够正确读出电流表和电压表的数值。

【解析】

（1）根据实物图画出电路图如图

（2）由实物图可知,电流表接的是0.6A的量程,电压表接的是3V的量程,因此①的读数为0.02A×5=0.10A,②的读数为0.02A×12=0.24A,③的读数为0.1V×20.0=2.00V,④的读数为0.1V×2.7=0.27V。

两组数据得到的电阻R1=

Ω=8.3Ω,R2=

Ω=2.7Ω。

答案：

（1）

（2）①0.10A　②0.24A　③2.00V　④0.27V

（8.3±0.1）Ω　（2.7±0.1）Ω（后两空答案可互换）

点评：

此题考察了伏安特性曲线的电路图和电表读数，电阻计算，考察的比较基础。

5.★★【2014浙江2210分】小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。

（1）图甲是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。

（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图乙所示。

在图中,由电流表外接法得到的数据点是用　　　　（选填“○”或“×”）表示的。

（3）请你选择一组数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为

　　　　Ω。

【说明】1.内外接的误差分析。

2.根据数据作图，求电阻

【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:

（1）知道内接法和外接法的连接方式;

（2）知道物理作图方式。

【解析】

（1）根据外接法的连接方式连接实物图。

（2）用“×”表示的数据点是由电流表外接法得到的,R=（1.1～1.3）Ω。

（3）用“○”数据点连线,R=（1.5～1.7）Ω。

答案:

见解析

【题目不合适】★★【2011·广东·T34

（2））】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：

小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，

开关，导线若干。

①粗测小电珠的电阻，应选

择多用电表_____倍率的电阻挡（请填写“x1”、“x10”或“x100”）；调零后，将

表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图所示，结果为_____

②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图完成实物图中的连线。

③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于____端。

为使小电珠亮度增加，P应由中点向_____端滑动。

④下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_____间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”）.

【说明】

1.加了一个欧姆表的使用，