專題試驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線

②實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄊ鞘裁矗?）描繪小燈泡的伏安特性曲線。（2）分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理（是什么）用電流表測(cè)出流過小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組（U，I）值，在U-1坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來。三、實(shí)驗(yàn)器材（有哪些）小燈泡（3.8V,0.3A或（2.5Y0.6A）一個(gè)、電壓表（0?3V?15V）與電流表（0?0.6A?3A）各一個(gè)、滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Q一個(gè)、學(xué)生低壓直流電源（或電池組）、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。四、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法（怎么接）.兩種接法比較內(nèi)容方式限流接法分壓接法對(duì)比說明兩種接法電路圖口b一J%- 串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍Ri!ER°WUWE0WUWE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍R%R0WI或0WIWER分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件由上表可以看出：滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能。.兩種接法的選擇（2）兩種接法的適用條件限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻（跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還?。７謮菏浇臃ㄟm合測(cè)量阻值較大的電阻（一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大）。

如果與很小，限流式接法中滑動(dòng)變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大。弓很大時(shí)，分壓式接法中r幾乎不影響電壓的分配，滑片移動(dòng)時(shí)，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)。x①若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測(cè)電阻的額定電流或電壓)，則必須選用分壓式接法。②若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時(shí)，應(yīng)改用分壓電路。③若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路。④兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低。五、實(shí)驗(yàn)步驟(怎么做)(1)確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按圖中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)(4)拆除電路，整理儀器。六、數(shù)據(jù)處理(怎么辦)(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系。(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線。七、注意事項(xiàng)(有哪些)(1)電路的連接方式：①電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾襞?3.8Y0.3A)的電阻很小，與0?0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大。②滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化。(2)閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡的電壓從零開始變化，同時(shí)也是為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲。

(3)I-U圖線在U0=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U=1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差。(燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大。燈絲不發(fā)光時(shí)溫度是室溫，正常發(fā)光時(shí)溫度很高，其電阻率的變化是很顯著的，所以燈絲的阻值隨小燈泡兩端電壓的升高而明顯增大，其I—U圖線不再是過原點(diǎn)的直線。)(4)當(dāng)小燈泡的電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加，到額定值記錄I后馬上斷開開關(guān)。(5)誤差較大的點(diǎn)要舍去，I-U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線。八、誤差分析(為什么)(1)由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差。(2)電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)。(3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來操作誤差。考查實(shí)驗(yàn)原理與操作[典例1](2013.江蘇高考)為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，小明測(cè)量小燈泡的電壓U和電流I,利用P=UI得到電功率。實(shí)驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0V1.8W”，電源為12V的電池，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Q。(1)準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如圖所示。請(qǐng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置。(用筆畫線代替導(dǎo)線)(2)現(xiàn)有10Q、20Q和50Q的定值電阻，電路中的電阻R1應(yīng)選Q的定值電阻。(3)測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材。(4)小明處理數(shù)據(jù)后將P、U2描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如圖所示。請(qǐng)指出圖像中不恰當(dāng)?shù)牡胤?。P/W2.01.5LI-IJ-J.1LI-rm-urrrm'TTrr匚匚口二圖像中不恰當(dāng)?shù)牡胤?。P/W2.01.5LI-IJ-J.1LI-rm-urrrm'TTrr匚匚口二IIClk1-1-4-44-kkm-i--t-t-i-rLUU.4.1LI-.如圖甲所示是某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定電阻約為10Q的小燈泡的伏安特性曲線的電路圖，圖乙是他們按照?qǐng)D甲所示的電路在實(shí)物上連線的示意圖，教師檢查發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線的一端接錯(cuò)了地方，請(qǐng)你在圖乙中的這根連線上畫上“X”，并直接在圖上畫出這根導(dǎo)線的正確連線。(2012-安徽高考)圖實(shí)一6—6為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5V。

（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，;②閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，；③斷開開關(guān)，……根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。（2）在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖?？疾閿?shù)據(jù)處理與誤差分析[典例2]（2014.遼寧四校模擬）由金屬絲制成的電阻阻值會(huì)隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，親自動(dòng)手通過實(shí)驗(yàn)描繪這樣一個(gè)電阻器的伏安特性曲線?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)器材有：A.待測(cè)電阻器Rx（2.5V,1.2W）B.電流表A（0?0.6A,內(nèi)阻為1Q）C.電壓表V（0?3V,內(nèi)阻未知）D.滑動(dòng)變阻器（0?10Q,額定電流1A）E.電源（￡=3V,內(nèi)阻r=1Q）F.定值電阻R0（阻值5Q）G.開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)采用電流表內(nèi)接法，并且電阻器兩端電壓從零開始變化，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）按照正確的電路圖，該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:（2）按照正確的電路圖，該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UrN

其中，/是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，UR是電阻器兩端的實(shí)際電壓。請(qǐng)通過計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格，然后在坐標(biāo)圖中畫出電阻器的伏安特性曲線。（3）該同學(xué)將本實(shí)驗(yàn)中的電阻器Rx以及給定的定值電阻R0二者串聯(lián)起來，接在本實(shí)驗(yàn)提供的電源兩端，則電阻器的實(shí)際功率是 W。（結(jié)果保留2位小數(shù)）（2013?天津高考）要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3V0.6W”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丫，并便于操作。已選用的器材有：電池組（電動(dòng)勢(shì)為4.5V,內(nèi)阻約1Q）； 電流表（量程為0?250mA,內(nèi)阻約5Q）；電壓表（量程為0?3V,內(nèi)阻約3kQ）； 電鍵一個(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 （填字母代號(hào)）。A.滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Q,額定電流1A）B.滑動(dòng)變阻器（最大阻值1750Q,額定電流0.3A）A B C D（2）實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖（填字母代號(hào)）。A B C D⑶實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻為5Q的電源兩端，小燈泡消耗的功率是 W。5.太陽(yáng)能是一種清潔、“綠色”能源。在我國(guó)上海舉辦的2010年世博會(huì)上，大量利用了太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池在沒有光照時(shí)（沒有儲(chǔ)存電能）的I-U特性。所用的器材包括：太陽(yáng)能電池，電源E，電流表A,電壓表V,滑動(dòng)變阻器R,開關(guān)S及導(dǎo)線若干。（1）為了達(dá)到上述目的，請(qǐng)將圖甲連成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖像，由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻 （填“很大”或“很小”）；當(dāng)電壓為2.80V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻約為Q。

6.（2014.云南聯(lián)考）有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4.8V,2W”的字樣，現(xiàn)在測(cè)定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關(guān)系曲線。有下列器材可供選用:A.C.E.G.電壓表VJ0?3V,內(nèi)阻3kQ）電流表A（0?0.6A,內(nèi)阻約1Q）定值電阻R2=15kQ學(xué)生電源（直流6V,內(nèi)阻不計(jì)）B.D.F.H.電壓表V2（0