1、学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学习目标1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择2.理解滑动变阻器的两种接法，能正确地应用3学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法知识探究一、实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在IU坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来二、实验器材学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸三、实验步骤1根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按如图1所示的电路图连接好实物图
2、(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)图12闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有明显的示数，记录一组电压U和电流I.3用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表次数12345678电压U/V电流I/A4.断开开关，整理好器材四、数据处理1在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系2在坐标纸中描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线五、注意事项1因IU图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法2由于小灯泡的电阻较小，
3、故采用电流表外接法3闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝4IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差5当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关6画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去典例剖析在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，供选择的实验仪器如下：器材规格器材规格小灯泡标有“3.8 V，0.3 A”字样滑动
4、变阻器R1最大阻值10 ，额定电流1.0 A电压表V量程05 V，内阻5 k滑动变阻器R2最大阻值1 k，额定电流0.5 A电流表A1量程0100 mA，内阻4 直流电源E电动势约6 V，内阻约0.5 电流表A2量程0500 mA，内阻0.4 导线、开关等(1)在上述器材中，滑动变阻器应选 ；电流表应选 (填器材代号)(2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路图2解析(1)为方便实验操作，滑动变阻器应选R1；灯泡额定电流为0.3 A300 mA，电流表应选A2.(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时的电阻R 12.67
5、，电压表内阻为5 k，电流表内阻为0.4 ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示答案(1)R1A2(2)见解析某同学研究小灯泡的伏安特性所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 k)；电流表 (量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图3所示图3由实验曲线可知，随着电流的增加，小灯
6、泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”)解析(1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路电路图如图所示(2)IU图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大根据电阻定律R，得灯丝的电阻率增大答案(1)实验电路原理如图所示(2)增大增大在实验过程中，电压表应根据用电器的额定电压或电源电压进行选择，电流表应根据通过用电器的电流进行选择，在分压电路中，滑动变阻器一般选择阻值小的，这样便于调节.当 堂 达 标固 双 基1要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性
7、曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )电压表(量程为03 V，内阻约3 k)开关一个、导线若干(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用图 (填字母代号)AB C D解析(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A.(2)由于小灯泡的电阻比较小，
8、因此电流表采用外接法，选用B图答案(1)A(2)B2某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，得到如下表所示的一组UI数据：编号12345678U(V)0.200.601.001.401.802.202.603.00I(A)0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光(1)试在图4上画出UI图线当U1.40 V时，灯丝的温度逐渐升高，其电阻随温度升高而 图4(2)从图线上可以看出，当小灯泡两端电压逐渐增大时灯丝电阻的变化是 .【导学号：12602109】解析(1)根据给出的数据描点，用平滑的曲线连接各点，如图所示，可
9、以看出当U1.40 V时，由UI图线可知，图线斜率逐渐增大，故其电阻随温度升高而增大(2)从图线可知，当U1.40 V时，图线斜率基本不变；当U1.40 V时，图线斜率逐渐增大，所以灯丝电阻的变化是开始不变后来逐渐增大答案(1)UI图线见解析图正不变增大(2)开始不变后来逐渐增大3某同学在探究规格为“2.5 V0.6 W”的小灯泡伏安特性曲线实验中，采用如图5甲所示的电路进行测量现备有下列器材可供选用：图5A量程是00.6 A，内阻是0.5 的电流表B量程是03 A，内阻是0.1 的电流表C量程是03 V，内阻是6 k的电压表D量程是015 V，内阻是30 k的电压表E阻值为01 k，额定电流
10、为0.5 A的滑动变阻器F阻值为010 ，额定电流为2 A的滑动变阻器G蓄电池(6 V，内阻不计)H开关一个，导线若干(1)为使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 (只填字母代号)(2)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端(3)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调图6不到零，其原因是 点到 点的导线没接好(空格中请填写图5中的数字，如“2”点到“3”点的导线)(4)该同学描绘出的小灯泡伏安特性曲线示意图如图6所示，则小灯泡的电阻随工作电压的增大而 (选填“不
11、变”“增大”或“减小”)解析(1)小灯泡的额定电压为2.5 V，额定电流为0.24 A，为了减小读数误差，电流表和电压表应分别选择量程为00.6 A和03 V的，本题中滑动变阻器采用分压式接法，应选择010 的(2)为了保证开关S闭合前流经小灯泡的电流最小，滑片P应置于最左端(3)电压表和电流表的示数总是调不到零，是由于电表中总有电流通过，滑动变阻器串联在了电路中，1点到5点的导线没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式和分压式接法的最大区别(4)伏安特性曲线上的点与坐标原点的连线的斜率随着工作电压的增大而减小，所以小灯泡的电阻在不断增大答案(1)ACF(2)左(3)15(或51)(4)增大4
12、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“3 V1.8 W”的小灯泡、电源、导线和开关外，还有：电流表A(00.6 A，内阻约为0.1 )、电压表V(03 V，内阻约为4 k)、滑动变阻器R(010 ，2 A)实验要求保证器材的安全，灯泡两端的电压能从0开始连续调节，测量结果尽量准确(1)为尽可能地减小误差，实验中采用电流表 (选填“内接”或“外接”)法，采用正确的方式测出的电阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的真实值(2)设计并画出一个合理的电路图(3)某同学根据电路图连接实物图时，并未连接完整，请用笔画线代替导线完成实物图的连接【导学号：12602110】图7解析(1)
13、灯泡正常发光时电阻R 5 ，故电流表采用外接法采用外接法时，通过灯泡的实际电流小于电流表读数，根据欧姆定律R得，测出的电阻值小于电阻的真实值(2)电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示(3)根据电路图连接实物图：答案(1)外接小于(2)见解析(3)见解析5要测绘某电学元件(最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V)的伏安特性曲线，设计电路如图8所示，图中定值电阻R1 k，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 k；电源电动势E12 V，内阻不计图8(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：a阻值0200 ，额定电
14、流0.3 Ab阻值020 ，额定电流0.5 A本实验应选用的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)(2)正确接线后，测得数据如下表所示12345678910U(V)0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I(mA)0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50根据以上数据，电压表是并联在M与 之间的(填“O”或“P”)根据以上数据，在图9中画出该元件的伏安特性曲线图9解析因为描绘的是元件的伏安特性曲线，故要求滑动变阻器采用分压式接法，为了调节灵活和方便，应选用阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器，故选用滑动变阻器b；根据题中提供的数据以及电流表内接和外接的判定方法，可知电流表应采用内接法，故电压表应接在M、P之间答案(1)b(2)P如图所示