選修3-1 測繪小燈泡的伏安特性曲線

1、實驗測繪小燈泡的伏安特性曲線【實驗?zāi)康?，要做什么？實驗?zāi)康?，要做什么？?.1.測繪小燈泡的伏安特性曲線。測繪小燈泡的伏安特性曲線。2.2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。【實驗器材實驗器材】小燈泡小燈泡(2.5 V,0.6 A)(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表一個、電壓表(0(03 V3 V15 V)15 V)與電流表與電流表(0(00.6 0.6 A A3 A)3 A)各一個、滑動變阻器各一個、滑動變阻器( (最大阻值最大阻值20)20)一個、學(xué)生低壓直流電源一個、學(xué)生低壓直流電源( (或電池組或電池組) )、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標紙、鉛筆。、開關(guān)一個、導(dǎo)線

2、若干、坐標紙、鉛筆?！緦嶒炘?，為什么這么做？實驗原理，為什么這么做？】1.1.用電流表測出流過小燈泡的電流用電流表測出流過小燈泡的電流, ,用電壓表測出小用電壓表測出小燈泡兩端的電壓燈泡兩端的電壓, ,測出多組測出多組(U,I)(U,I)值值, ,在在U-IU-I坐標系中描坐標系中描出各對應(yīng)點出各對應(yīng)點, ,用一條平滑的曲線將這些點連起來。用一條平滑的曲線將這些點連起來。2.2.電流表外接：電流表外接：3.3.滑動變阻器采用分壓式：使伏特表電壓能從零開始滑動變阻器采用分壓式：使伏特表電壓能從零開始連續(xù)變化。連續(xù)變化。3.3.滑動變阻器兩種接法的對比：滑動變阻器兩種接法的對比：方式方式內(nèi)容內(nèi)容

3、限流接法限流接法分壓接法分壓接法對比說明對比說明兩種接法電路圖兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同串、并聯(lián)關(guān)系不同負載負載R R上電壓調(diào)節(jié)上電壓調(diào)節(jié)范圍范圍 UE UE0UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍分壓電路調(diào)節(jié)范圍大大0RERR負載負載R R上電流調(diào)上電流調(diào)節(jié)范圍節(jié)范圍分壓電路調(diào)節(jié)范圍分壓電路調(diào)節(jié)范圍大大閉合閉合S S前觸頭位前觸頭位置置b b端端a a端端都是為了保護電路都是為了保護電路元件元件0EEIRRR E0IR【實驗過程實驗過程】一、實驗步驟一、實驗步驟1.1.確定電流表、電壓表的量程確定電流表、電壓表的量程, ,采用電流表外接法采用電流表外接法, ,滑動變阻器采用分壓滑動變阻器采用分壓式接

4、法式接法, ,按如圖所示的原理圖連接好實驗電路。按如圖所示的原理圖連接好實驗電路。2.2.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端最左端, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S。3.3.移動滑動變阻器滑片位置移動滑動變阻器滑片位置, ,測出測出1212組左右不同的電壓值組左右不同的電壓值U U和電流值和電流值I,I,并并將測量數(shù)據(jù)填入表格中將測量數(shù)據(jù)填入表格中, ,斷開開關(guān)斷開開關(guān)S S。4.4.拆除電路拆除電路, ,整理儀器。整理儀器。U/VU/V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2I/AI/AU/VU/V1.61.62.02.02.42.

5、42.82.83.23.23.63.63.83.8I/AI/A二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1.1.在坐標紙上以在坐標紙上以U U為橫軸為橫軸, ,以以I I為縱軸為縱軸, ,建立坐標系。建立坐標系。2.2.在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點。在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點。3.3.將描出的點用將描出的點用平滑的曲線平滑的曲線連接起來連接起來, ,就得到小燈泡的伏安特性曲線。就得到小燈泡的伏安特性曲線。應(yīng)是平滑曲線而非折線應(yīng)是平滑曲線而非折線【誤差分析誤差分析】1.1.系統(tǒng)誤差：由于電壓表、電流表不是理想電表系統(tǒng)誤差：由于電壓表、電流表不是理想電表, ,電表內(nèi)電阻對電路的影電表內(nèi)電阻對電路的影響帶來

6、的誤差。響帶來的誤差。2.2.偶然誤差：偶然誤差：(1)(1)電壓表、電流表的讀數(shù)帶來的誤差。電壓表、電流表的讀數(shù)帶來的誤差。(2)(2)在坐標紙上描點、作圖帶來的誤差。在坐標紙上描點、作圖帶來的誤差?！咀⒁馐马椬⒁馐马棥?.1.閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S前前, ,滑動變阻器滑動變阻器滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為0 0的一端的一端, , 為了防止開關(guān)剛閉合時小燈泡兩端因電壓過大而被燒壞。為了防止開關(guān)剛閉合時小燈泡兩端因電壓過大而被燒壞。2.I-U2.I-U圖線在圖線在U=1.0VU=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲左右將發(fā)生明顯彎曲, ,故在故在U=1.0VU=1.0V左右要

7、多測幾組數(shù)左右要多測幾組數(shù)據(jù)據(jù), ,以防出現(xiàn)很大誤差。以防出現(xiàn)很大誤差。3.3.誤差較大的點要舍去誤差較大的點要舍去,I-U,I-U圖線。圖線。4.4.建立坐標系時建立坐標系時, ,縱軸表示電流縱軸表示電流, ,橫軸表示電壓橫軸表示電壓, ,兩坐標軸選取的標度要兩坐標軸選取的標度要合理合理, ,使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙畫出的圖線盡量占滿坐標紙。熱點熱點1 1 實驗器材、電路的選取實驗器材、電路的選取【典例典例1 1】(2013(2013天津高考天津高考) ) 測繪一個標有測繪一個標有“3 V3 V0.6 W”0.6 W”小燈泡的伏安特性曲小燈泡的伏安特性曲線線,

8、 ,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,3 V,并便于操作。已選用的器材有：并便于操作。已選用的器材有：電池組電池組( (電動勢為電動勢為4.5 V,4.5 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約1);1);電流表電流表( (量程為量程為0 0250 mA,250 mA,內(nèi)阻約內(nèi)阻約5);5);電壓表電壓表( (量程為量程為0 03 V,3 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約3 k);3 k);電鍵一個、導(dǎo)線若干。電鍵一個、導(dǎo)線若干。(1)(1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的( (填字母代號填字母代號) )。A.A.滑動變阻器滑動變阻器( (最大阻值最大阻值2

9、020, ,額定電流額定電流1 A)1 A)B.B.滑動變阻器滑動變阻器( (最大阻值最大阻值1 750,1 750,額定電流額定電流0.3 A)0.3 A)(2)(2)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖( (填字母代號填字母代號) )。(3)(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示, ,如果將這個小燈泡接到電如果將這個小燈泡接到電動勢為動勢為1.5 V,1.5 V,內(nèi)阻為內(nèi)阻為55的電源兩端的電源兩端, ,小燈泡消耗的功率是小燈泡消耗的功率是W W。答案：答案：(1)A(1)A(2)B(2)B(3)0.1(3)0.1熱點熱點2 2 電路

10、的連接和實驗數(shù)據(jù)分析電路的連接和實驗數(shù)據(jù)分析【例例2 2】(2011(2011廣東高考廣東高考) )描繪小電珠的伏安特性曲線實驗中描繪小電珠的伏安特性曲線實驗中, ,實驗器材有：小電珠實驗器材有：小電珠(2.5V,0.6 W),(2.5V,0.6 W),滑動變阻器滑動變阻器, ,多用電表多用電表, ,電流表電流表, ,學(xué)生電源學(xué)生電源, ,開關(guān)開關(guān), ,導(dǎo)線若干。導(dǎo)線若干。(1)(1)測小電珠的電阻測小電珠的電阻, ,應(yīng)選擇多用電表應(yīng)選擇多用電表倍率的電阻擋倍率的電阻擋( (“1”“1”“10”10”或或“100”);100”);調(diào)零后調(diào)零后, ,將表筆分別與小電珠的兩極連接將表筆分別與小電珠

11、的兩極連接, ,示數(shù)如圖甲示數(shù)如圖甲, ,結(jié)果為結(jié)果為。(2)(2)實驗中使用多用電表測量電壓實驗中使用多用電表測量電壓, ,請根據(jù)實驗原理圖乙完成實物圖丙中的連線。請根據(jù)實驗原理圖乙完成實物圖丙中的連線。(3)(3)開關(guān)閉合前開關(guān)閉合前, ,應(yīng)將滑動變阻器的滑片應(yīng)將滑動變阻器的滑片P P置于置于端端, ,為使小電珠亮度增加為使小電珠亮度增加,P,P應(yīng)由中點向應(yīng)由中點向 端滑動。端滑動。數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)點a ab bc cd de ef fU/VU/V0.000.000.500.501.001.001.501.502.002.002.502.50I/AI/A0.0000.0000.1220.1220

12、.1560.1560.1850.1850.2160.2160.2440.244(4)(4)如表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)如表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù), ,為了獲得更準確的實驗圖像為了獲得更準確的實驗圖像, ,必須在相鄰必須在相鄰數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)點間多測幾組數(shù)據(jù)間多測幾組數(shù)據(jù)( (請選填請選填“ab”“bc”“cd”“de”ab”“bc”“cd”“de”或或“ef”)ef”)。【標準解答標準解答】(1)(1)因為小電珠的電阻比較小因為小電珠的電阻比較小, ,故應(yīng)該選故應(yīng)該選“1 1”倍率倍率, ,由題圖讀得電由題圖讀得電阻為阻為7.57.5。(2)(2)因為小電珠的電阻比較小因為小電珠的電阻比較小,

13、 ,故伏安法測量時應(yīng)該用電流表外接法故伏安法測量時應(yīng)該用電流表外接法, ,測量的電壓測量的電壓應(yīng)該從零開始應(yīng)該從零開始, ,故滑動變阻器要用分壓式接法故滑動變阻器要用分壓式接法, ,實物連接如圖所示。實物連接如圖所示。(3)(3)開關(guān)閉合前滑片開關(guān)閉合前滑片P P應(yīng)置于應(yīng)置于a a端端, ,為了使小電珠亮度增為了使小電珠亮度增加加, ,應(yīng)使滑片從中點向應(yīng)使滑片從中點向b b端滑動。端滑動。(4)ab(4)ab之間電流增加了之間電流增加了0.122A,0.122A,其他段電流依次增加了其他段電流依次增加了0.03A0.03A左右左右, ,所以需要在所以需要在abab之間將電流分為之間將電流分為0

14、.030A0.030A、0.060A0.060A、0.090A,0.090A,分別測出相應(yīng)的電壓值。分別測出相應(yīng)的電壓值。答案：答案：(1)(1)1 17.57.5(2)(2)見標準解答圖見標準解答圖(3)a(3)ab b(4)ab(4)ab【雙基題組雙基題組】1 1.(2013.(2013寧波模擬寧波模擬) )在利用滑動變阻器改變燈泡亮度的電路圖中在利用滑動變阻器改變燈泡亮度的電路圖中, ,開關(guān)閉合前滑開關(guān)閉合前滑動變阻器的接法最合理且路端電壓最大的是動變阻器的接法最合理且路端電壓最大的是( () )【解析解析】選選B B。ABAB選項中閉合開關(guān)前選項中閉合開關(guān)前, ,滑片遠離下接線柱滑片遠

15、離下接線柱, ,接入電路的電接入電路的電阻最大阻最大, ,電路中電流最小電路中電流最小, ,路端電壓最大路端電壓最大,B,B正確正確2.(20132.(2013廈門模擬廈門模擬) )在描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗中在描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗中, ,可以同時測定小電可以同時測定小電珠的功率和電阻。珠的功率和電阻。(1)(1)測得的小電珠的功率與實際的功率相比較測得的小電珠的功率與實際的功率相比較, ,測量功率測量功率( () )A.A.總偏大總偏大 B.B.總偏小總偏小 C.C.無誤差無誤差 D.D.都有可能都有可能(2)(2)小電珠的電阻的測量值與實際值相比較小電珠的電阻的測量值與實際

16、值相比較( () )A.A.偏大偏大 B.B.偏小偏小 C.C.有時偏大有時偏大, ,有時偏小有時偏小 D.D.都有可能都有可能答案：答案：(1)A(1)A(2)B(2)B3.(20133.(2013濟南模擬濟南模擬) )有一個小電珠上標有有一個小電珠上標有“4V4V2 W”2 W”的字樣的字樣, ,現(xiàn)在要用伏安法描現(xiàn)在要用伏安法描繪這個電珠的繪這個電珠的U-IU-I圖線圖線, ,下列器材供選用：下列器材供選用：A.A.電壓表電壓表(0(05 V,5 V,內(nèi)阻內(nèi)阻10 k)10 k)B.B.電壓表電壓表(0(010 V,10 V,內(nèi)阻內(nèi)阻20 k)20 k)C.C.電流表電流表(0(00.3

17、A,0.3 A,內(nèi)阻內(nèi)阻1)1)D.D.電流表電流表(0(00.6 A,0.6 A,內(nèi)阻內(nèi)阻0.4)0.4)E.E.滑動變阻器滑動變阻器(5,10 A)(5,10 A)F.F.滑動變阻器滑動變阻器(500,0.2 A)(500,0.2 A)(1)(1)實驗中電壓表應(yīng)選用實驗中電壓表應(yīng)選用, ,電電流表應(yīng)選用流表應(yīng)選用( (用序號字母表示用序號字母表示) )(2)(2)為使實驗誤差盡量減小為使實驗誤差盡量減小, ,要求電要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù), ,滑滑動變阻器應(yīng)選用動變阻器應(yīng)選用( (用序用序號字母表示號字母表示) )。(3)(3)請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要

18、求的請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖電路圖, ,并把圖中所示的實驗器材用并把圖中所示的實驗器材用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。答案：答案：(1)A(1)AD D(2)E(2)E(3)(3)見解析見解析【解析解析】(1)(1)因電珠的額定電壓為因電珠的額定電壓為4 V,4 V,為保證安全為保證安全, ,選用的電壓表量程應(yīng)選用的電壓表量程應(yīng)稍大于稍大于4 V,4 V,但不能大太多但不能大太多, ,量程太大則示數(shù)不準確量程太大則示數(shù)不準確, ,故只能選用故只能選用0 05 V5 V的的電壓表電壓表, ,故選故選A A。由。由P=UIP=UI得得, ,電珠的額定電流電珠的額

19、定電流I= =0.5A,I= =0.5A,故應(yīng)選擇故應(yīng)選擇0 00.6A0.6A量程的電流表量程的電流表, ,故選故選D D。(2)(2)由題意可知由題意可知, ,電壓從零開始變化電壓從零開始變化, ,并要多測幾組數(shù)據(jù)并要多測幾組數(shù)據(jù), ,故只能采用滑動故只能采用滑動變阻器分壓接法變阻器分壓接法, ,而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器, ,故選故選E E。PU(3)(3)電珠內(nèi)阻電珠內(nèi)阻R= =8,R= =8,電壓表內(nèi)阻遠大于電珠內(nèi)阻電壓表內(nèi)阻遠大于電珠內(nèi)阻, ,應(yīng)采用電流表外應(yīng)采用電流表外接法接法, ,故電路圖和實物連接圖如圖所示。故電路圖和實物連接圖如

20、圖所示。答案：答案：(1)A(1)AD D(2)E(2)E(3)(3)見解析見解析2UP4.(20134.(2013杭州模擬杭州模擬) )某同學(xué)在研究標有某同學(xué)在研究標有“3V3V、0.3 A”0.3 A”字樣的小電珠的伏安特性字樣的小電珠的伏安特性曲線的實驗中得到一組曲線的實驗中得到一組U U和和I I的數(shù)據(jù)：的數(shù)據(jù)：(1)(1)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖。在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖。編號編號1 12 23 34 45 56 67 78 8U/VU/V0.200.200.600.601.001.001.401.401.801.802.202.202.602.603.003.00I/AI/A0.0

21、200.020 0.0600.060 0.1000.100 0.1400.140 0.1700.170 0.1900.190 0.2000.200 0.2050.205( (2)2)在圖中的方格紙內(nèi)畫出在圖中的方格紙內(nèi)畫出I-UI-U圖線。圖線。(3)(3)根據(jù)根據(jù)I-UI-U圖線分析小電珠的電阻隨溫度升高而圖線分析小電珠的電阻隨溫度升高而。(4)(4)小電珠工作電壓為小電珠工作電壓為3V3V時時, ,測得實際電功率為測得實際電功率為W W。增大增大0.620.626.(20116.(2011福建高考福建高考) )某同學(xué)在探究規(guī)格為某同學(xué)在探究規(guī)格為“6V,3W”6V,3W”的小電珠伏安特性曲

22、線實驗中：的小電珠伏安特性曲線實驗中：(1)(1)在小電珠接入電路前在小電珠接入電路前, ,使用多用電表直接測量小電珠的電阻使用多用電表直接測量小電珠的電阻, ,則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至擋進行測量。擋進行測量。( (填選項前的字母填選項前的字母) )A.A.直流電壓直流電壓10V B.10V B.直流電流直流電流5mA C.5mA C.歐姆歐姆100 D.100 D.歐姆歐姆1 1(2)(2)該同學(xué)采用圖甲所示的電路進行測量。圖中該同學(xué)采用圖甲所示的電路進行測量。圖中R R為滑動變阻器為滑動變阻器 ( (阻值范圍阻值范圍0 020,20,額定電流額定電流1.0A),L1.0A),L

23、為待測小電珠為待測小電珠, , 為電壓表為電壓表( (量程量程6V,6V,內(nèi)阻內(nèi)阻20k), 20k), 為電流為電流表表( (量程量程0.6A,0.6A,內(nèi)阻內(nèi)阻1),E1),E為電源為電源( (電動勢電動勢8V,8V,內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計),S),S為開關(guān)。為開關(guān)。.在實驗過程中在實驗過程中, ,開關(guān)開關(guān)S S閉合前閉合前, ,滑動變阻器的滑片滑動變阻器的滑片P P應(yīng)置于最應(yīng)置于最端端;(;(選填選填“左左”或或“右右”) )7.(20127.(2012安徽高考安徽高考) )如圖為如圖為“測繪小燈泡伏安特性曲線測繪小燈泡伏安特性曲線”實驗的實物電路圖實驗的實物電路圖, ,已已知小燈泡額定電壓為知小燈泡額定電壓為2.5V2.5V。(1)(1)完成