2010高中物理高考精品講練系列學(xué)案：實(shí)驗(yàn)（3）描繪小燈泡的伏安特性曲線

1、實(shí)驗(yàn):描繪小燈泡的伏安特性曲線【例1】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的規(guī)格為“6 V,3 W”,其他供選擇的器材有:電流表A1（量程3 A,內(nèi)阻0.2）電流表A2（量程0.6 A,內(nèi)阻1）電壓表V1（量程6 V,內(nèi)阻20 k）變阻器R1（01 000,0.5 A）變阻器R2（020,2 A）學(xué)生電源E（6 V）開關(guān)S及導(dǎo)線若干（1）實(shí)驗(yàn)中要求電壓表在06 V范圍內(nèi)讀數(shù)并記錄下12組左右不同的電壓值U和對(duì)應(yīng)的電流值I,以便作出伏安特性曲線,則在上述器材中,電流表應(yīng)選 ,變阻器應(yīng)選 .（2）在所給的虛線方框中畫出此實(shí)驗(yàn)的電路圖.（3）以下是該實(shí)驗(yàn)的操作步驟A.閉合開關(guān),記下電流表、

2、電壓表的一組示數(shù)（U、I）,移動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,每移動(dòng)一次記下一組（U、I）值,共測(cè)出12組數(shù)據(jù)B.將電流表、電壓表、變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路C.調(diào)節(jié)觸頭位置,使閉合開關(guān)前觸頭處于使變阻器與小燈泡并聯(lián)的電阻最大的位置D.按所測(cè)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用平滑曲線連接起來,得出小燈泡的伏安特性曲線以上各步驟中存在的錯(cuò)誤或不妥之處: .將各步驟糾正后,按實(shí)驗(yàn)先后順序排列起來 .（4）小燈泡的IU圖線是一條曲線,其原因是 .答案 （1）A2R2（2）外接法.因?yàn)殡娏鞅砼c小燈泡的電阻都較小,電流表的分壓影響很大.而電壓表的內(nèi)阻很大,所以應(yīng)采用外接法,電壓表的分流影響很小,可以提高實(shí)

3、驗(yàn)的準(zhǔn)確性.電路圖如下圖所示.（3）步驟C中,閉合開關(guān)前觸頭應(yīng)處于使變阻器與小燈泡并聯(lián)的電阻為零的位置BCAD（4）隨著電壓增加,通過小燈泡的電流增大,溫度升高,燈泡燈絲的電阻率增加【例2】一般情況下,導(dǎo)體的電阻會(huì)隨著溫度的改變而改變,某同學(xué)研究了一白熾燈兩端的電壓與電流的關(guān)系,得到了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):請(qǐng)你完成下列工作:（1）在如下圖所示的方格紙上畫出電流與電壓的關(guān)系圖線.（2）實(shí)驗(yàn)過程中用到了下列器材:直流電源、滑動(dòng)變阻器（最大值為30）、電壓表（量程15 V,內(nèi)阻約為104）、電流表（量程0.6 A,內(nèi)阻約為0.01）,開關(guān)一只及導(dǎo)線若干,請(qǐng)?jiān)谙聢D中按實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)物電路圖.（3）某同學(xué)根據(jù)實(shí)

4、驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖線作出了下列推論:如果燈泡兩端的電壓增大20 V,那么燈泡中通過的電流一定不會(huì)大于0.392 A,你認(rèn)為他的推論是否正確?（4）如果把該燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為6 V,內(nèi)阻為10（內(nèi)阻恒定）的電源兩端,實(shí)際消耗的功率是多少?答案 （1）、（2）略（3）正確（4）0.738 W【例3】發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件.它的電路符號(hào)如右圖所示,正常使用時(shí),帶“+”號(hào)的一端接高電勢(shì),帶“-”的一端接低電勢(shì).某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示.（1）在下面的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖.（實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻RV約為10 k,電流表的內(nèi)阻RmA約為

5、100）.（2）在下圖中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的I-U圖象.（3）若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0 V,而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的.根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析,應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路,才能使二極管工作處于最佳狀態(tài)?答案 （1）由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù),可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的,變化的范圍大約在100 500之間,與r=1 000比較,屬于小電阻,應(yīng)采用電流表外接法;又從表格中得到信息,實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓必須從0開始增大,因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法.所以實(shí)驗(yàn)電路如下圖（a）所示.（2）將表格提供的數(shù)據(jù)在方

6、格紙上描點(diǎn),可畫出二極管的I-U圖線,如上圖（b）中的曲線所示.（3）83.31.（2008·上海·18）某同學(xué)利用圖1所示的電路研究燈泡L1（6 V,1.5 W）、L2（6 V,10 W）的發(fā)光情況（假設(shè)燈泡電阻恒定）,圖2為實(shí)物圖. 圖1圖2（1）他分別將L1、L2接入圖1中的虛線框位置,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)為6 V時(shí),發(fā)現(xiàn)燈泡均能正常發(fā)光.在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補(bǔ)充完整.（2）接著他將L1和L2串聯(lián)后接入圖1中的虛線框位置,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)為6 V時(shí),發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)燈泡亮而另一個(gè)燈泡不亮,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是 .（3）現(xiàn)有如下

7、器材:電源E（6 V,內(nèi)阻不計(jì)）,燈泡L1（6 V, 1.5 W）、L2（6 V,10 W）、L3（6 V,10 W）,單刀雙擲開關(guān)S,在圖3中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向燈的控制電路:當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與1相接時(shí),信號(hào)燈L1亮,右轉(zhuǎn)向燈L2亮而左轉(zhuǎn)向燈L3不亮;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與2相接時(shí),信號(hào)燈L1亮,左轉(zhuǎn)向燈L3亮而右轉(zhuǎn)向燈L2不亮.答案 （1）如下圖所示（2）L1電阻（24）比L2電阻（3.6）大得多,所以L2兩端分得的電壓只有約0.8 V與L2的燈泡的額定電壓（6 V）差別太大,故L2實(shí)際功率太小,故L2不能發(fā)光.（3）如下圖所示,當(dāng)S與1接時(shí),L1與L3串聯(lián)后與L2并聯(lián),由于L1電阻遠(yuǎn)大于L3電

8、阻,故L3分得的電壓很小.L3的實(shí)際功率太小,L3不亮.滿足題設(shè)要求.S與2接時(shí),情況與接1時(shí)類似.2.有一個(gè)小燈泡標(biāo)有“6 V,0.6 W”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的IU圖線.現(xiàn)有下列器材供選用:A.電壓表（05 V,內(nèi)阻10 k）;B.電壓表（010 V,內(nèi)阻20 k）;C.電流表（00.3 A,內(nèi)阻1 ）;D.電流表（00.6 A,內(nèi)阻0.4 ）;E.滑動(dòng)變阻器（30 ,2 A）;F.學(xué)生電源（直流9 V）,還有開關(guān)、導(dǎo)線.（1）實(shí)驗(yàn)中選用電壓表應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 （用序號(hào)字母表示）.（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能減小,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.答案 （1）BC（2）見右圖3.表格中所列數(shù)據(jù)是

9、測(cè)量小燈泡U-I關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):（1）分析上表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是下圖中的 （填“甲”或“乙”）. （2）在下圖所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的U-I曲線.分析曲線可知小燈泡的電阻隨I變大而 （填“變大”、“變小”或“不變”）.（3）如右圖所示,用一個(gè)定值電阻R和兩個(gè)上述小燈泡組成串并聯(lián)電路,連接到內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3 V的電源上.已知流過電阻R的電流是流過燈泡b電流的兩倍,則流過燈泡b的電流約為 A.答案 （1）甲 （2）見右圖 變大（3）0.1254.（2009·綏化模擬）某同學(xué)用圖所示電路,測(cè)繪標(biāo)有“3.8 V,0.3 A”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象.（1）除了導(dǎo)線和開關(guān)外,有以下一些器材可供選擇:電流表:A1（量程100 mA,內(nèi)阻約2）;A2（量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3）.電壓表:V1（量程5 V,內(nèi)阻約5 k）;V2（量程15 V,內(nèi)阻約15 k）.滑動(dòng)變阻器:R1（阻值范圍010）;R2（阻值范圍02 k）.電源:E1（電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻約為0.2）;E2（電動(dòng)勢(shì)為4 V,內(nèi)阻約為0.04）.為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表 ,電壓表 ,滑動(dòng)變阻器 ,電源 .（填器材的符號(hào)）（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算并描繪出RU的