實(shí)驗(yàn)2：描繪小燈泡的伏安特性曲線

1、實(shí)驗(yàn)二：描繪小燈泡的伏安特性曲線 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法.2.會(huì)正確選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路 .3.描繪小燈泡的伏安特性曲線并掌握分析圖線的方法知識(shí)探究 一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1實(shí)驗(yàn)電路：小燈泡的電阻很小，電流表采用外接法；因電壓要求從零開始連續(xù)變化，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法圖實(shí) -2-12曲線形狀：以I 為縱軸、 U 為橫軸畫出小燈泡的I -U 圖線，由于金屬的電阻率 (電阻 )隨溫度的升高而增大，其伏安特性曲線不是一條直線3滑動(dòng)變阻器的兩種接法(1)兩種接法的比較名稱限流接法分壓接法電路圖閉合開關(guān)前滑使滑動(dòng)變阻器所用的電阻最使滑動(dòng)變阻器與負(fù)載R 并聯(lián)的大(電阻

2、R 的電流最小 )，滑片電阻為零 (R 的電流、電壓為零 )，片位置應(yīng)位于最左端滑片應(yīng)位于最左端負(fù)載兩端的電R壓調(diào)節(jié)范圍0RUU0 UR通過負(fù)載的電UUU流調(diào)節(jié)范圍R0 R R0 R負(fù)載正常工作電路中總電流等于負(fù)載R 的電路中總電流大于負(fù)載R 的電時(shí)電路的效率電流，電路效率較高流，電路效率較低(2)兩種接法的選擇：由于限流式接法電路簡單，耗能低，所以通常采用滑動(dòng)變阻器的限流式接法，但在以下三種情況中，必須選擇分壓式接法a當(dāng)待測電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大電阻，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù) )時(shí)，必須選用分壓電路第 1頁b若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓 ( 或電流 )的最小值仍

3、超過負(fù)載電阻或電表的額定值時(shí)，只能采用分壓式接法c要求回路中某部分電路的電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如測定導(dǎo)體的伏安特性，校對(duì)改裝后的電表等)，即大范圍內(nèi)測量時(shí)，必須采用分壓式接法二、實(shí)驗(yàn)器材小燈泡、 4 6 V 學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙三、實(shí)驗(yàn)步驟1按實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路，且使滑動(dòng)變阻器的觸頭P 滑至 A 端2閉合開關(guān)，使觸頭 P 逐漸向 B 移動(dòng)，測出 12 組不同的電壓值 U 和電流值 I ，并將測量數(shù)據(jù)填入表格 .3斷開開關(guān)，拆除電路，整理器材四、數(shù)據(jù)處理1列表格：將記錄的12 組 U、 I 值記錄在表格中實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456789UI2.描曲線：在

4、坐標(biāo)紙上以電流I 為縱軸、電壓 U 為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)繪出 I-U 曲線3分析規(guī)律：分析曲線變化規(guī)律，分析曲線不是直線的原因五、誤差分析1測量時(shí)，未考慮電壓表的分流，造成測得的 I 值比真實(shí)值偏大，而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差2測量時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)，描繪I-U 圖線時(shí)作圖不準(zhǔn)確產(chǎn)生偶然誤差六、注意事項(xiàng)1描繪 I-U 圖線要求電壓、電流從零開始變化，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法 小燈泡的電阻較小，電流表采用外接法2調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓，且要使實(shí)驗(yàn)中測出的各組數(shù)據(jù)均勻，間隔大致相等3作圖時(shí)兩坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適當(dāng)，盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙連線時(shí)誤差較大的點(diǎn)要舍去，要用平滑

5、的曲線而不能畫成折線第 2頁典例剖析 有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的 I -U 圖線現(xiàn)有下列器材供選用：A電壓表 (05 V ，內(nèi)阻為 10 k )B電壓表 (0 15 V，內(nèi)阻為 20 k )C電流表 (03 A，內(nèi)阻為 1 )D電流表 (00.6 A，內(nèi)阻為 0.4)E滑動(dòng)變阻器 (10，2 A)F滑動(dòng)變阻器 (500，1 A)G學(xué)生電源 (直流 6 V) 、開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖實(shí) -2-2 甲而不選用圖實(shí) -2-2 乙的電路圖來完成實(shí)驗(yàn)， 請(qǐng)說明理由： _.圖實(shí) -2-2(2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用 _，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

6、用 _ (用序號(hào)字母表示 )(3)把圖實(shí) -2-3 中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖圖實(shí) -2-3 解析 (1)因?qū)嶒?yàn)?zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用題圖甲所示的分壓式電路比較合適，這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，且能方便地測多組數(shù)據(jù)(2)因小燈泡額定電壓為4 V ，則電壓表選 05 V 的電壓表 A ，而舍棄 015 V的電壓表 B，因?yàn)?15 V 的量程太大，讀數(shù)誤差大小燈泡的額定電流I 0.5 A，則電流表選 D.滑動(dòng)變阻器F 的最大阻值遠(yuǎn)大于小燈泡的電阻，調(diào)節(jié)不方便，故舍棄(3)小燈泡電阻為電流表內(nèi)阻的8 20 倍，電壓表內(nèi)阻是小燈泡電阻的1104

7、10.48250 倍，故電流表采用外接法 答案 (1)描繪燈泡的 I-U 圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)(2)ADE(3)如圖所示小電珠燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大，某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，利第 3頁用下列實(shí)驗(yàn)器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器(變化范圍 0 20 )、電源、小電珠、開關(guān)、導(dǎo)線若干來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I 和 U 分別表示小電珠上的電流和電壓 )I/A0.000.060.100.150.190.220.240.25U/V0.00.20.51.01.52.02.53.0(1)請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖(2)在圖實(shí) -2-4 中畫出小電珠的U-I 曲線圖實(shí)

8、 -2-4 解析 (1)由于小電珠電阻值小，且兩端電壓從零開始變化，所以電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，如答案圖所示(2)描點(diǎn)并連線如圖所示 答案 (1)如圖所示(2)見解析圖 隨 堂 自 測 即 時(shí) 達(dá) 標(biāo)1要測繪一個(gè)標(biāo)有“ 3 V 0.6 W ”的小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到 3 V，并便于操作已選用的器材有：【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46242135】電池組 E(電動(dòng)勢為 4.5 V，內(nèi)阻約 1 )電流表 A( 量程為 0250 mA，內(nèi)阻約 5 )電壓表 V( 量程為 03 V ，內(nèi)阻約 3 k )開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的_(填

9、字母代號(hào) )A滑動(dòng)變阻器 R1(最大阻值為 20 ，額定電流為 1 A)B滑動(dòng)變阻器 R2(最大阻值為 1 750，額定電流為 0.3 A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖_(填字母代號(hào) ) 解析 描繪小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從零開始，需選用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)選較小的，故選A. 由于燈泡電阻較小，正常工作U2時(shí) R P 15 ，電流表選用外接法誤差較小，故電路圖選B. 答案 (1)A(2)B2以下是“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的操作步驟：圖實(shí) -2-5第 4頁A閉合開關(guān)，記下電流表、電壓表的一組示數(shù) (I， U)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位置，每移動(dòng)一次記下一組

10、(I， U)值，共測出 12 組左右的數(shù)據(jù)B將電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路電流表外接，滑動(dòng)變阻器采用分壓式，如圖實(shí) -2-5 所示C調(diào)節(jié)觸頭位置，使閉合開關(guān)前觸頭處于滑動(dòng)變阻器的左端D按所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線段連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線(1) 以 上 各 步 驟 中 存 在 錯(cuò) 誤 或 不 妥 之 處 的 是 _ ， 應(yīng) 如 何 改 正_(2)將各步驟糾正后，按實(shí)驗(yàn)先后順序排列起來：_. 解析 (1)錯(cuò)誤或不妥的步驟是A 、C、D.A 步驟：測量不同電壓下的電流值I時(shí)，應(yīng)先預(yù)設(shè)各組數(shù)據(jù)中的電壓U 或電流 I 值，而不是隨意測， 隨意測時(shí)會(huì)

11、使描點(diǎn)疏密不均勻，畫圖線時(shí)出現(xiàn)較大誤差，甚至無法畫出I-U 圖線 C 步驟：閉合開關(guān)前應(yīng)使小燈泡兩端電壓為零，即滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器最右端 D 步驟：應(yīng)將各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(2)正確操作步驟順序?yàn)锽、C、A 、 D. 答案 (1)見解析(2)B、 C、 A、D3某同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中得到如下表所示的幾組U 和 I的數(shù)據(jù)：編號(hào)12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在圖實(shí) -2-6 中畫出 I-U 圖象圖實(shí) -2-6(2

12、)從圖象上可以看出，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況是_(3)這表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而_第 5頁 解析 畫出 I -U 圖象如圖所示，曲線開始呈直線狀說明開始時(shí)電阻不變，后來斜率逐漸減小說明電阻增大 答案 (1)I-U 圖象見解析圖(2)開始時(shí)不變，后來增大(3)增大4在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的器材有：【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46242136】A小燈泡：規(guī)格為“ 3.8 V0.3 A”B電流表：量程0 0.6 A，內(nèi)阻約為 0.5C電流表：量程0 3 A，內(nèi)阻約為 0.1D電壓表：量程0 5 V，內(nèi)阻約為 5 k E滑動(dòng)變阻器：阻值范圍0 10 ，額定電流 2 AF電池

13、組：電動(dòng)勢6 VG開關(guān)一只，導(dǎo)線若干(1)為了使測量盡可能地準(zhǔn)確， 需要使小燈泡兩端電壓從0 逐漸增大到 3.8 V 且能方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此電流表應(yīng)選_ (填器材前的選項(xiàng)符號(hào) )(2)根據(jù)你選用的實(shí)驗(yàn)器材， 畫出實(shí)驗(yàn)電路圖， 并將圖實(shí) -2-7 所示的器材連成實(shí)物電路圖實(shí) -2-7 解析 (1)因小燈泡的額定電流為0.3 A ，為減小讀數(shù)誤差，應(yīng)讓指針偏角大一些，故電流表選B.(2)由電流表外接和滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖甲所示，由電路圖連接的實(shí)物圖如圖乙所示甲乙 答案 (1)B(2)見解析5有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“ 4 V 2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測繪這個(gè)小燈泡的伏安特性曲線現(xiàn)

14、有下列器材供選用：A電壓表 V 1(0 5 V，內(nèi)阻約 10 k )B電壓表 V 2(0 10 V，內(nèi)阻約 20 k )C電流表 A 1(0 0.3 A，內(nèi)阻約 1 )D電流表 A 2(0 0.6 A，內(nèi)阻約 0.4)E滑動(dòng)變阻器 R1(010 ，2 A)F滑動(dòng)變阻器 R2(0100 ，0.2 A)第 6頁G學(xué)生電源 (直流 6 V) ，開關(guān)及導(dǎo)線(1)為了調(diào)節(jié)方便，測量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表_，電流表_，滑動(dòng)變阻器 _(填寫器材前的選項(xiàng)符號(hào))(2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(3)如圖實(shí) -2-8 所示，P 為 I-U 圖線上的一點(diǎn)， P

15、N 為圖線上 P 點(diǎn)的切線， PQ 為 U 軸的垂線， PM 為 I 軸的垂線，則由圖可知：隨著所加電壓的增加，小燈泡的電阻將 _(選填“增大”“減小”或“不變” )；對(duì)應(yīng) P 點(diǎn)，小燈泡的電阻值約為 _ .結(jié)(果保留三位有效數(shù)字 )圖實(shí) -2-8P2 解析 (1)燈泡額定電壓為 4 V，電壓表選 A.燈泡額定電流 I U4 A 0.5 A，則電流表選 D.為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器選E.(2)電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；U4R8 V燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻RR 8 ， 20，I0.5A0.4 RR10 000 VR8 1 250，R，則電流表應(yīng)采用外接法，電路RAR圖如圖所示

16、(3)由圖象可知，隨著所加電壓的增加，通過小燈泡的電流增大，電壓與電流的比值也增大，即燈泡電阻增大；在P 點(diǎn) U2.4 V ， I0.45 A ，此時(shí)燈泡電阻RU2.4 I 0.45 5.33. 答案 (1)A D E(2)電路圖見解析(3)增大 5.336現(xiàn)用伏安法研究某電子器件 Rx(6 V 2.5 W) 的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整 (直接測量的變化范圍盡可能大一些 )，備有下列器材：A直流電源 (電壓恒為 6 V)；B電流表 G(滿偏電流 3 mA，內(nèi)阻 Rg10 )；C電流表 A(0 0.6 A，內(nèi)阻未知 )；D滑動(dòng)變阻器 R1(020 ，10 A)；E滑動(dòng)變阻器 R(02

17、00 ，1 A)；F定值電阻 R0(阻值 1 990)；第 7頁G開關(guān)與導(dǎo)線若干(1)根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你在虛線框里畫出測量電子器件Rx 伏安特性曲線的電路原理圖 (Rx 可用“”表示 )(2) 在實(shí)驗(yàn)中，為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(填寫器材前的選項(xiàng)符號(hào))(3)將上述電子器件 Rx 和另一電子器件 R2 接入如圖實(shí) -2-9 甲所示的電路中， 它們的伏安特性曲線分別如圖實(shí) -2-9 乙中 Ob、Oa 所示電源的電壓恒為 6.0 V 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R3，使 Rx 和 R2 消耗的電功率恰好相等，則此時(shí) Rx 和 R2 的阻值之和為 _ ， R3 接入電路的阻值為 _ .圖實(shí) -2-9 解析 (1)要描繪電子器件的伏安特性曲線， 要求電壓從 0 開始測量，直接測量的變化范圍大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，由于電流表 G 的內(nèi)阻 Rg 是