實驗 描繪小燈泡伏安特性曲線

1、 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)實驗實驗11描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)一、實驗目的一、實驗目的描繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律描繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律二、實驗原理二、實驗原理金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增大，從而使金屬金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增大，從而使金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大，因此，對一只小燈泡來導體的電阻隨溫度的升高而增大，因此，對一只小燈泡來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲的電阻值可以相差幾倍說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈

2、絲的電阻值可以相差幾倍到幾十倍，它的伏安特性曲線是一條曲線到幾十倍，它的伏安特性曲線是一條曲線三、實驗器材三、實驗器材小燈泡、小燈泡、46 V學生電源、滑動變阻器、電壓表、電學生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干流表、開關、導線若干 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)四、實驗步驟與數(shù)據(jù)處理四、實驗步驟與數(shù)據(jù)處理(1)連接電路：如圖連接電路：如圖1所示電路所示電路(2)測出小燈泡在不同電壓下的電流測出小燈泡在不同電壓下的電流(3)畫出伏安特性曲線畫出伏安特性曲線(4)拆除電路、整理儀器拆除電路、整理儀器圖圖1 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)五、注意事

3、項五、注意事項(1)因被測小燈泡電阻較小，應采用電流表外接法因被測小燈泡電阻較小，應采用電流表外接法(2)因本實驗要作因本實驗要作IU圖線，要求測出一組包括零在內圖線，要求測出一組包括零在內的的I、U值，因此滑動變阻器要采用分壓接法值，因此滑動變阻器要采用分壓接法(3)為了保護小燈泡，開關閉合前滑動變阻器滑片應置為了保護小燈泡，開關閉合前滑動變阻器滑片應置于圖中的左端于圖中的左端(4)建坐標時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標建坐標時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標軸選取的標度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量軸選取的標度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙；要用平滑曲線

4、將各數(shù)據(jù)點連接起來占滿坐標紙；要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)六、誤差分析六、誤差分析(1)由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內阻對電由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內阻對電路的影響會帶來誤差路的影響會帶來誤差(2)測量時讀數(shù)帶來誤差測量時讀數(shù)帶來誤差(3)在坐標紙上描點、作圖帶來誤差在坐標紙上描點、作圖帶來誤差 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)題型一實驗儀器與電路的選擇題型一實驗儀器與電路的選擇例例1一只小燈泡，標有一只小燈泡，標有“3 V,1.5 W”字樣現(xiàn)要測字樣現(xiàn)要測

5、量小燈泡正常發(fā)光時的電阻量小燈泡正常發(fā)光時的電阻R1和幾乎不發(fā)光時的電阻和幾乎不發(fā)光時的電阻R2.實實驗所用器材有：驗所用器材有：圖圖2 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)A滑動變阻器，最大阻值為滑動變阻器，最大阻值為10 B電源電動勢為電源電動勢為6 V，內阻為，內阻為1 C電流表電流表A1量程為量程為0.6 A，內阻約為，內阻約為1.0 D電流表電流表A2量程為量程為3 A，內阻約為，內阻約為0.1 E電壓表電壓表V1量程為量程為3 V，內阻約為，內阻約為6 kF電壓表電壓表V2量程為量程為15 V，內阻約為，內阻約為10 kG開關、導線、若干開關、導線、若干 高三總復習高三

6、總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(1)在下面的方框內畫出實驗電路圖；在下面的方框內畫出實驗電路圖；(2)電壓表應選用電壓表應選用_；電流表應選用；電流表應選用_；(3)用筆畫線代替導線，將圖用筆畫線代替導線，將圖2中的實物連成實驗所需中的實物連成實驗所需電路電路(有兩根導線已經(jīng)接好有兩根導線已經(jīng)接好)實驗開始時，滑動變阻器的滑實驗開始時，滑動變阻器的滑動觸頭動觸頭P應該置于最應該置于最_端端(填填“左左”或或“右右”) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析解析由于小燈泡的電阻較小，與電流表內阻相差由于小燈泡的電阻較小，與電流表內阻相差不多，應采用電流表外接法實驗時要測燈泡幾乎

7、不發(fā)光不多，應采用電流表外接法實驗時要測燈泡幾乎不發(fā)光時的電阻，故滑動變阻器應采用分壓式時的電阻，故滑動變阻器應采用分壓式答案答案(1)如圖如圖(1)所示所示圖圖3 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(2)EC(3)如圖如圖(2)所示左所示左規(guī)律總結：規(guī)律總結：電流表的選擇必須注意安全性原則，需電流表的選擇必須注意安全性原則，需結合額定電流作出判定結合額定電流作出判定電表的選用、滑動變阻器的連接方式、電流表的接電表的選用、滑動變阻器的連接方式、電流表的接法都離不開實驗原理法都離不開實驗原理 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)某同學測繪標有某同學測繪標有“4.8 V,

8、0.3 A”小燈泡的電功率隨電小燈泡的電功率隨電壓變化的圖象，要使小燈泡兩端電壓從壓變化的圖象，要使小燈泡兩端電壓從0到到4.8 V連續(xù)變化，連續(xù)變化，為了使測量盡可能地準確，除了導線和開關外，可供選擇為了使測量盡可能地準確，除了導線和開關外，可供選擇的儀器還有：的儀器還有：A電流表：量程電流表：量程00.6 A，內阻約為，內阻約為1 B電流表：量程電流表：量程03 A，內阻約為，內阻約為0.2 C電壓表：量程電壓表：量程06 V，內阻約為，內阻約為2 kD電壓表：量程電壓表：量程015 V，內阻約為，內阻約為4.5 kE滑動變阻器：阻值范圍滑動變阻器：阻值范圍020 ，額定電流，額定電流2

9、A 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)F滑動變阻器：阻值范圍滑動變阻器：阻值范圍02 k，額定電流，額定電流0.5 AG電池組：電動勢電池組：電動勢6 V，內阻約為，內阻約為1 (1)選用的器材代號為選用的器材代號為_(2)畫出電路圖畫出電路圖圖圖4圖圖5(3)根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)描出根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)描出PU圖線，如圖圖線，如圖4所示，試所示，試計算小燈泡在計算小燈泡在1.5 V電壓下的電阻值為電壓下的電阻值為_. 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析：解析：根據(jù)小燈泡的額定電壓根據(jù)小燈泡的額定電壓4.8 V，額定電流，額定電流0.3 A，電流表選擇電流表選擇A，

10、電壓表選擇，電壓表選擇C.由于使小燈泡兩端電壓由由于使小燈泡兩端電壓由0到到4.8 V連續(xù)變化，應采用分壓電路，滑動變阻器阻值不宜太連續(xù)變化，應采用分壓電路，滑動變阻器阻值不宜太大，應選大，應選E.小燈泡正常發(fā)光時的電阻小燈泡正常發(fā)光時的電阻R 16 ，RRV，因此選用電流表外接電路，如圖，因此選用電流表外接電路，如圖5所示由圖象可所示由圖象可得小燈泡在得小燈泡在1.5 V電壓時功率為電壓時功率為1.0 W，故此時小燈泡的電阻，故此時小燈泡的電阻為為RU2/P2.25 .答案：答案：(1)ACEG(2)見解析見解析(3)2.25 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)題型二實驗數(shù)據(jù)的

11、處理題型二實驗數(shù)據(jù)的處理例例2表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡UI關系的實驗關系的實驗數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(1)分析上表內實驗數(shù)據(jù)可知，應選用的實驗電路圖是分析上表內實驗數(shù)據(jù)可知，應選用的實驗電路圖是圖圖6中的中的_(填填“甲甲”或或“乙乙”)；圖圖6 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(2)在圖在圖7所示的方格紙內畫出小燈泡的所示的方格紙內畫出小燈泡的UI曲線分析曲線分析曲線

12、可知小燈泡的電阻隨曲線可知小燈泡的電阻隨I變大而變大而_(填填“變大變大”、“變小變小”或或“不變不變”)；圖圖7 圖圖8 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(3)如圖如圖8所示，用一個定值電阻所示，用一個定值電阻R和兩個上述小燈泡組和兩個上述小燈泡組成串并聯(lián)電路，連接到內阻不計、電動勢為成串并聯(lián)電路，連接到內阻不計、電動勢為3 V的電源的電源上已知流過電阻上已知流過電阻R的電流是流過燈泡的電流是流過燈泡b電流的兩倍，則流電流的兩倍，則流過燈泡過燈泡b的電流約為的電流約為_A. 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析解析(1)從表中數(shù)據(jù)可看出，燈泡兩端電壓可以從從表

13、中數(shù)據(jù)可看出，燈泡兩端電壓可以從零調節(jié)，這說明滑動變阻器應選用分壓接法，故應選用零調節(jié)，這說明滑動變阻器應選用分壓接法，故應選用(甲甲)圖圖(2)在方格紙上根據(jù)在方格紙上根據(jù)UI數(shù)據(jù)描點、連線，其數(shù)據(jù)描點、連線，其UI圖象如圖象如圖圖9所示隨所示隨U和和I的增大，圖線上各點與坐標原點連線的斜的增大，圖線上各點與坐標原點連線的斜率越來越大，故其電阻變大率越來越大，故其電阻變大 圖圖9 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(3)由并聯(lián)電路的電流分配特點由并聯(lián)電路的電流分配特點IaIbIRIb2Ib3Ib，由串聯(lián)電路的電壓特點，由串聯(lián)電路的電壓特點UaUb3 V，結合小燈泡結合小燈泡UI

14、曲線，知曲線，知Ib0.07 A，Ia0.21 A，Ub0.3 V，Ua2.65 V，故流過故流過b燈泡的電流約為燈泡的電流約為0.07 A.答案答案(1)甲甲(2)UI曲線見解析變大曲線見解析變大(3)0.07規(guī)律總結：規(guī)律總結：本題要根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)和串、并聯(lián)電本題要根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)和串、并聯(lián)電路的特點，分析電路，描繪圖象求解路的特點，分析電路，描繪圖象求解 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大某同學為小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大某同學為研究這一現(xiàn)象，實驗得到如下數(shù)據(jù)研究這一現(xiàn)象，實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和和U分別表示小燈泡上分別表示

15、小燈泡上的電流和電壓的電流和電壓)：(1)在圖在圖10甲中畫出實驗電路圖可用的器材有：電壓甲中畫出實驗電路圖可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器表、電流表、滑動變阻器(變化范圍變化范圍010 )、電源、小燈、電源、小燈泡、電鍵、導線若干泡、電鍵、導線若干I(A) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(2)在圖在圖10乙中畫出小燈泡的乙中畫出小燈泡的UI曲線曲線圖圖10 高三

16、總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(3)如果測得電池的電動勢是如果測得電池的電動勢是1.5 V，內阻是，內阻是2.0 .問：問：將本題中的燈泡接在該電池兩端，小燈泡的實際功率將本題中的燈泡接在該電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？是多少？(簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第(2)小題的方格圖中小題的方格圖中) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析：解析：(1)小燈泡的電阻約是幾歐，因此應采用電流表小燈泡的電阻約是幾歐，因此應采用電流表外接法；電壓應從零開始增大，且變化范圍大，應采用分外接法；電壓應從零開始增大，且變化范圍大，

17、應采用分壓電路，故實驗電路圖如左下圖所示壓電路，故實驗電路圖如左下圖所示圖圖11 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(2)小燈泡的小燈泡的UI特性曲線如右上圖中曲線特性曲線如右上圖中曲線(3)將燈泡接在電源上時，燈泡兩端電壓等于路端電壓，將燈泡接在電源上時，燈泡兩端電壓等于路端電壓，而燈泡中電流等于總電流根據(jù)而燈泡中電流等于總電流根據(jù)UEIr，若作出路端電，若作出路端電壓壓U與總電流與總電流I的圖線，應是一直線，它與小燈泡的的圖線，應是一直線，它與小燈泡的UI曲線曲線只有一個交點，即得小燈泡工作電流為只有一個交點，即得小燈泡工作電流為0.35 A，工作電壓為，工作電壓為0.80

18、V，從而求出小燈泡實際功率為，從而求出小燈泡實際功率為0.28 W.答案：答案：見解析見解析 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)1一個標有一個標有“4 V 0.7 A”的小燈泡，所加電壓由零逐的小燈泡，所加電壓由零逐漸增大到漸增大到4 V，在此過程中畫出的小燈泡的伏安特性曲線如，在此過程中畫出的小燈泡的伏安特性曲線如圖中圖中4個圖象所示其中肯定不符合實際的是個圖象所示其中肯定不符合實際的是 () 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析：解析：因為小燈泡燈絲的電阻率是隨著溫度的升高而因為小燈泡燈絲的電阻率是隨著溫度的升

19、高而增大的，所以隨著燈泡兩端電壓的增大，通過它的電流變增大的，所以隨著燈泡兩端電壓的增大，通過它的電流變大，其熱效應也明顯增加，使燈絲的溫度迅速升高，電阻大，其熱效應也明顯增加，使燈絲的溫度迅速升高，電阻也相應增大當小燈泡正常發(fā)光后，其溫度趨于一個定值，也相應增大當小燈泡正常發(fā)光后，其溫度趨于一個定值，它的電阻也就不再增大了，所以它的電阻也就不再增大了，所以B圖是正確的圖是正確的A圖表示小圖表示小燈泡的電阻不隨溫度而改變，是錯誤的燈泡的電阻不隨溫度而改變，是錯誤的C圖表示隨著燈泡圖表示隨著燈泡兩端的電壓增大，溫度升高，電阻在減小，使電流增大的兩端的電壓增大，溫度升高，電阻在減小，使電流增大的速

20、率變大，這顯然也是錯誤的速率變大，這顯然也是錯誤的D圖表示小燈泡的電阻先是圖表示小燈泡的電阻先是隨著溫度升高而變大，后來又隨著溫度的升高而變小，這隨著溫度升高而變大，后來又隨著溫度的升高而變小，這也是不符合事實的也是不符合事實的 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)答案：答案：ACD 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)2在在“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，用導實驗中，用導線線a、b、c、d、e、f、g和和h按如圖按如圖12所示方式連接電路，所示方式連接電路，電路所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調零閉合電路所有元器件都完好，且電壓表和電流

21、表已調零閉合開關后：開關后：若電壓表的示數(shù)為若電壓表的示數(shù)為2 V，電流表的示數(shù)為零，小燈，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導線為泡不亮，則斷路的導線為_若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3 A，小燈，小燈泡亮，則斷路的導線為泡亮，則斷路的導線為_ 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)若反復調節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但若反復調節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零，則斷路的導線為電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零，則斷路的導線為_圖圖12 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析：解析：電壓表

22、的示數(shù)為電壓表的示數(shù)為2 V，說明電壓表連入電路，說明電壓表連入電路，小燈泡不亮，說明小燈泡沒有連入電路，只有小燈泡不亮，說明小燈泡沒有連入電路，只有d導線斷路才導線斷路才出現(xiàn)這種情況出現(xiàn)這種情況h導線斷路，小燈泡亮，電壓表的示數(shù)為導線斷路，小燈泡亮，電壓表的示數(shù)為零零電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零，說明是限流電電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零，說明是限流電路，所以路，所以g導線斷路導線斷路答案：答案：d導線導線h導線導線g導線導線 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)3圖圖13(甲甲)為某同學測繪額定電壓為為某同學測繪額定電壓為2.5 V小燈泡的小燈泡的IU圖線實驗電路圖圖線實驗電

23、路圖圖圖13 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)(1)根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導線，將圖根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導線，將圖13(乙乙)中的中的實驗電路連接成完整實驗電路實驗電路連接成完整實驗電路(2)開關開關S閉合之前，圖閉合之前，圖13(乙乙)中滑動變阻器的滑片應該中滑動變阻器的滑片應該置于置于_(選填選填“A端端”“”“B端端”或或“AB正中間正中間”)(3)已知小燈泡燈絲在已知小燈泡燈絲在27時電阻值約為時電阻值約為1.5 ，并且，并且其電阻值與燈絲的熱力學溫度成正比其電阻值與燈絲的熱力學溫度成正比(熱力學溫度熱力學溫度T與攝氏與攝氏溫度溫度t的關系為的關系為T273t)，

24、根據(jù)圖，根據(jù)圖13(丙丙)畫出的小燈泡畫出的小燈泡IU特性曲線，估算該燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為特性曲線，估算該燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為_(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字) 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)答案：答案：(1)連接電路如下圖連接電路如下圖(2)A端端(3)1.6102圖圖14 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)4(2009福建高考福建高考)某研究性學習小組為了制作一種某研究性學習小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件圖傳感器，需要選用一電器元件圖15為該電器元件的伏安為該電器元件的伏安特性曲線，有同學對其提出質疑，現(xiàn)需進一步驗

25、證該伏安特性曲線，有同學對其提出質疑，現(xiàn)需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：特性曲線，實驗室備有下列器材：圖圖15 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)器材器材(代號代號)規(guī)格規(guī)格電流表電流表(A1)電流表電流表(A2)電壓表電壓表(V1)電壓表電壓表(V2)滑動變阻器滑動變阻器(R1)滑動變阻器滑動變阻器(R2)直流電源直流電源(E)開關開關(S)導線若干導線若干量程量程050 mA，內阻約為，內阻約為50 量程量程0200 mA，內阻約為，內阻約為10 量程量程03 V，內阻約為，內阻約為10 k量程量程015 V，內阻約為，內阻約為25 k阻值范圍阻值范圍015

26、，允許最大電流，允許最大電流1 A阻值范圍阻值范圍01 k，允許最大電流，允許最大電流100 mA輸出電壓輸出電壓6 V，內阻不計，內阻不計 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用_；電壓表應選用；電壓表應選用_；滑動變阻器應選用；滑動變阻器應選用_(以上均填器材代號以上均填器材代號)為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗電為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號路原理圖，并標明所用器材的代號圖圖16 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線有何合，請說明該伏安特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線有何異同點？異同點？相同點：相同點：_；不同點：不同點：_. 高三總復習高三總復習 物理物理 (大綱版大綱版)解析：解析：選器材的基本原則：選器材的基本原則：a.安全性安全性(不超量程不超量程)，b.精確性精確性(不超量程的前提下，使指針偏角盡可能大不超量程的前提下，使指針偏角盡可能大)，c.方便方便性由性由IU圖線知：為滿足安全性原則，電流表應選圖線知：為滿足安全性原則，電流表應選A2，為