1、实验1测绘小灯泡的伏安特性曲线学习目标1.物理观念理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择2.物理观念理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用3.科学探究学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法一、电流表的内接法和外接法的比较1两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数UVURUAUR电流表示数IAIRR测R真电压表示数UVUR电流表示数IAIRIVIRR测时，电流表用内接法，当Rx，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
2、据电路图连接实物图：(4)闭合开关前，分压电路分得的电压应为零，所以滑片应置于右端答案(1)外接小于(2)见解析图(3)见解析图(4)右端【例2】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3 V1.5 W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A直流电源3 V(内阻可不计)；B直流电流表0600 mA(内阻约0.5 )；C直流电压表03 V(内阻约3 k)；D滑动变阻器(10 ，1 A)；E滑动变阻器(1 k，300 mA)；F开关、导线若干(1)本实验中滑动变阻器选用_(选填“D”或“E”).(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图甲所示，电路中所有
3、元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零闭合开关后发现电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是_；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线是_；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是_甲(3)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图乙所示的坐标系中作出该灯泡的伏安特性曲线U/VI/A000.50.171.00.301.50.392.00.452.50.49乙解析(1)由题图甲所示电路图可知，滑动变阻器采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选D.(2)根据电路中
4、所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，闭合开关后，发现电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为d；若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线为h；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为g.(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象答案(1)D(2)dhg(3)如图所示仪器选择和电路设计的原则(1)安全原则：所选电器元件在电路中不能被损坏，如电压表或电流表在电路中时，各对应物理量应不超过它们的量程(2)目的性原则：所设计的电路应能够达到实验的目的(3)准确性原则：选取仪器或器
5、材时应考虑减小系统误差，如电压表或电流表的指针偏转应尽可能指在中间刻度附近(4)方便操作原则：所设计的实验容易达到实验目的，且又简捷、方便1有一未知电阻Rx，为较准确地测出其阻值，先后用图中甲、乙两种电路进行测试，利用甲图测得的数据是“2.8 V5.0 mA”，而用乙图测得的数据是“3.0 V4.0 mA”，那么该电阻测得的较为准确的情况是()甲乙A560 ，偏大 B560 ，偏小C750 ，偏小 D750 ，偏大D由于，即电流表的变化大，电压表的分流作用大，根据试触法的原则，可知用电流表内接法比较准确，用乙图电路，此时电阻为R 750 .在电流表的内接法中，测量值大于真实值，故选项D正确2(
6、多选)用伏安法测未知电阻Rx时，若不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器按图所示接好，只空出一个电压表的一个接头K，然后将K分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，则()A若电流表示数有显著变化，K应接aB若电流表示数有显著变化，K应接bC若电压表示数有显著变化，K应接aD若电压表示数有显著变化，K应接bBC若电流表示数有显著变化，说明电压表分流明显，电流表应采用内接法，K应接在b处，故A错误，B正确；若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压明显，电流表应采用外接法，K应接在a处，故C正确，D错误3.如图是某同学经过实验描绘的一个小灯泡的伏安特性曲线，分
7、析该曲线，下列说法正确的是()A小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而增大B小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而增大C欧姆定律适用于小灯泡，所以小灯泡是个线性元件D小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而减小B由图象可知小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而减小，A错误；小灯泡的电阻随着电压的升高而增大，B正确，D错误；小灯泡的伏安特性曲线是曲线，不是过原点的直线，所以小灯泡不是线性元件，欧姆定律只对小灯泡的某一状态适用，C错误4如图所示是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图(1)根据实物图在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图中的、所
8、示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V读数为：_、_、_、_两组数据得到的电阻分别为_和_解析(1)由实物连接图可知电路图如图所示(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表示数为0.10 A表示数为0.24 A；电压表量程为3 V最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以表示数为2.00 V，表示数为0.28 V灯泡两端电压小，电流就小，故为同一组数据，为另一组数据，根据欧姆定律R18.3 ，R2 2.8.答案见解析5为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：A小灯泡(额定电压6 V，额定电流600 mA)B电流表(量程00.6 A
9、，内阻约为0.5 )C电流表(量程03 A，内阻约为0.1 )D电压表(量程06 V，内阻约为10 k)E滑动变阻器R1(010 ，2 A)F滑动变阻器R2(0100 ，1.5 A)G直流电源E(约6 V)H开关、导线若干(1)实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(填器材前的字母代号)(2)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整(3)实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点，如图乙所示，则电路发生的故障是_解析(1)由于小灯泡的额定电流为600 mA0.6 A，因此电流表选用；由于滑动变阻器采用分压接法，为了调节方
10、便，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即选用R1.(3)闭合开关以后，调节滑动变阻器的滑片从最左端向最右端移动的过程中，由题图乙的描点可以看出，电压调节范围小，且没有从零开始变化，由此可以判断电源负极与滑动变阻器左下接线柱间的电路断路答案(1)BE(2)如图所示(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路6有一个小灯泡上标有“4 V2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻1 )D电流表(00.6 A，内阻0.4 )E滑动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(500 ，
11、1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.(2)实验中所用电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(3)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图解析(1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据(2)因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选05 V的电压表A，而舍弃015 V的电压表B，因为15 V的量程太大，读数误差大小灯泡的额定电流I A0.5 A，则电流表选D.由于采用分压式电路
12、，且小灯泡电阻为R8 ，故滑动变阻器选用E.(3)小灯泡电阻为电流表内阻的20倍，电压表内阻是小灯泡电阻的1 250倍，故电流表采用外接法答案(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE(3)如图所示7图甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为3 V.(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图(2)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最_(选填“左”或“右”)端；闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；记录如下8组U和
13、I的数据，断开开关根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光(3)数据分析：从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_图线表明导体的电阻随温度的升高而_小灯泡正常工作时的电阻约为_(保留到小数点后一位)解析(1)与实物电路相对应的电路图如图所示(2)为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线如图所示(3)从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大图线表明导体的电阻随温度的升高而增大根据IU图线可得电压U3 V时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R14.6 .答案(1)见解析图(2)左见解析图(3)先不变，后逐渐增大增大14.6