1、考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束实 验 八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束一、实验目的二、实验器材_、电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、导线若干、铅笔。(2)分析伏安特性曲线的变化规律。(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线。小灯泡开关坐标纸考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束考点一 实验原理与操作典例 1(2013江苏高考)为探究小灯泡的电功率 P 和电压 U 的关系，小明测量小灯泡的电
2、压 U 和电流 I，利用 PUI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”，电源为 12 V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为 10。(1)准备使用的实物电路如图实-8-1 所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)图实-8-1考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束考查滑动变阻器的分压式与限流式的接法(1)两种接法的适用情形限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。分压式接法适合测量阻值较大的电阻。(2)两种接法的选择若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求
3、，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未
4、来 物理结束答案：考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(2)现有 10、20 和 50 的定值电阻，电路中的电阻 R1应选_ 的定值电阻。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(4)小明处理数据后将 P、U2 描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图实-8-2 所示。请指出图像中不恰当的地方。图实-8-210电池(4)答：图线不应画为直线；横坐标的标度不合适考查保护电阻的计算问题电阻 R1 接在供电电路中，对电路起到保护作用，当滑动变阻器阻值最大时，保护测量电路中用电器及电表不被烧坏。,小灯泡与滑动变
5、阻器的并联电阻值约为 3.3，则 12 V3 V 33.3R1可得 R19.9。考查实验操作中的注意事项实验结束后，断开开关，应先拆除电池两端导线，以防止电源短路。考查描点作图时应注意的问题1根据数据描出的点，若不是在一条直线上，则应用平滑的曲线进行连接，不能用直线或折线连接。2画出的图线分布范围尽量不要太靠近坐标轴一侧，通过修改两坐标的标度值即可。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束题组突破1(2012安徽高考)图实-8-3 为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为 2.5 V。图实-8-3考点一考点二考点三实验八
6、 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束解析：滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。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。(2)与实物
7、电路相应的电路图如图所示。答案：(1)使它靠近滑动变阻器左端的接线柱增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压(2)如解析图所示考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束2某同学在探究规格为“6 V,3 W”的小灯泡伏安特性曲线实验中：(1)在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量。(填选项前的字母)A直流电压 10 V B直流电流 5 mAC欧姆100 D欧姆1解析：因小灯泡正常发光时的电阻 RU2P 363 12，小灯泡未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响
8、)，故用多用电表测未接入电路的小灯泡的电阻，应选 D。D考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(2)该同学采用图实-8-4 所示的电路进行测量。图中 R 为滑动变阻器(阻值范围 020，额定电流 1.0 A)，L 为待测小灯泡，V为电压表(量程 6 V，电阻 20 k)，A为电流表(量程 0.6 A，内阻 1)，E 为电源(电动势 8 V，内阻不计)，S 为开关。图实-8-4考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束.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_端；(填“左”或“
9、右”)解析：在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片 P 置于最左端。左.在实验过程中，已知各元件均无故障，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不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图实-8-4 中的数字)解析：若 1 点到 5 点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路。15(或 5 1)考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束.该同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线示意图如图实-8-5 所示，则小灯泡的电阻值随工作电压的增大而_。(
10、填“不变”、“增大”或“减小”)图实-8-5解析：在 I-U 图像中的每一点与 O 点连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大。增大考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束考点二 数据处理与误差分析典例 2 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为 0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 U PR0.752 V1.22 V。他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两
11、端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的 U-I 图线，进而分析灯泡的额定电压。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束A电压表 V(量程 3 V，内阻约 3 k)B电流表 A1(量程 150 mA，内阻约 2)C电流表 A2(量程 500 mA，内阻约 0.6)D滑动变阻器 R1(020)E滑动变阻器 R2(0100)F电源 E(电动势 4.0 V，内阻不计)G开关 S 和导线若干H待测灯泡 L(额定功率 0.75 W，额定电压未知)考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)在下面所给的虚线框中画出
12、他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)。A2R1考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到 1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当达到 2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中。次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品
13、牌 品质赢得未来 物理结束请你根据表中实验数据在图实-8-6中作出灯泡的 U-I 图线。图实-8-6(3)由图像得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于 1.22 V，其原因是_。1.考查实验操作的注意事项1灯泡两端的电压应由零缓慢地增加；2当发现灯泡过亮时，应立即断开开关。2.考查处理数据的方法和能力(1)观察和分析表格中的数据；(2)利用表格中的数据在坐标图纸上描点；(3)用平滑的曲线连结描出的点；(4)根据描绘的图线分析小灯泡的工作状态。2.5(2.42.6均可)灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)考查利用图像处理数据和分析实验结果(1)图像纵横坐标的乘积表
14、示功率；(2)结合小灯泡的实际工作过程分析实验结果。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束题组突破3(2013天津高考)要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，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)；电键一个、导线若干。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)。A
15、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下列的图_(填字母代号)。图实-8-7考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图实-8-8 所示。如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W。图实-8-8考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束解析：本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线实验的器材选用、电路选用及实验数据处理，意在考查考生实验分析及数
16、据处理的能力。(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，因此电流表采用外接法，选用 B 图；考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(3)画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压，U1.0 V，I0.10 A，因此小灯泡消耗的功率为 PUI0.1 W。答案：(1)A(2)B(3)0.1考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品
17、质赢得未来 物理结束4(2015云南联考)有一个小灯泡上标有“4.8 V,2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率 P与它两端电压的平方 U2 的关系曲线。有下列器材可供选用：A电压表 V1(03 V，内阻 3 k)B电压表 V2(015 V，内阻 15 k)C电流表 A(00.6 A，内阻约 1)D定值电阻 R13 kE定值电阻 R215 kF滑动变阻器 R(10，2 A)G学生电源(直流 6 V，内阻不计)H开关、导线若干考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)实 验 中 所 用 电 压 表 应 选 用
18、_，定 值 电 阻 应 选 用_(均用序号字母填写)；(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图；考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数 UV与此时小灯泡两端电压U 的 定 量 关 系 是 _，下 图 的 四 个图 像 中 可 能 正 确 的 是_。图实-8-9考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束解析：由于量程 15 V 的电压表量程较大，所以可以采用扩大 3 V量程电压表的办法，实验中所用电压表应选用 A，
19、定值电阻应选用R13 k 的 D。采用分压电路，电流表外接。利用上述实验电路图测出的电压表读数 UV与此时小灯泡两端电压 U 的定量关系是 U2UV。由 PU2/R，R 随温度升高(电压增大)而增大，小灯泡的电功率 P 与它两端电压的平方 U2 的关系曲线可能正确的是图 C。答案：(1)A D(2)电路图如图(3)U2UV C考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束考点三 实验的改进与创新典例 3(2013福建高考)硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图实-8-10 甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点
20、，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表 V1 的量程选用 3 V，内阻为 6.0 k；电压表 V2 量程选用 15 V，内阻约为 30 k；R0 为保护电阻；直流电源电动势 E 约为 12 V，内阻不计。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关 S，调节变阻器 R，读出电压表 V1、V2 的示数 U1、U2。某次测量时，电压表 V1 示数如图丙，则 U1_V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为_mA(保留两位小数)。考查实物图连线问
21、题1滑动变阻器的分压式接法。2根据电路图明确电压表 V2 的测量范围。考查数据处理的创新1电压表的读数方法。2由于电压表 V1 的内阻已知，可通过 IUR计算出通过 V1 的电流，即把电压表当作电流表使用。1.400.23图实-8-10考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束该小组测出大量数据，筛选出下表所示的 9 组 U1、U2 数据，算出相应的硅光电池两端反向电压 Ux 和通过的反向电流 Ix(表中“”表示反向)，并在坐标纸上建立 Ix-Ux 坐标系，标出了与表中前 5 组 Ux、Ix 数据对应的 5 个坐标点。请你标出余下的 4 个坐标点，
22、并绘出 Ix-Ux 图线。123456789U1/V0.00 0.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.01.02.03.04.05.06.07.08.0Ix/mA 0.00 0.000.010.020.040.070.120.190.29考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束图实-8-11由Ix-Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成_(填“线性”或“非线性”)关系。非线性考查读图、用图的能力根据图像分析：若图线是直线，则 Ix
23、与 Ux 成线性关系；若图线是曲线，则 Ix 与 Ux 成非线性关系。,本实验还可以从以下三个方面改进和创新：1描绘二极管的伏安特性曲线；2描绘太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线；3测定小灯泡在不同电压下的电功率；描绘小灯泡电功率 P 与两端电压的平方 U2 的曲线。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束实验原理的创新知识回扣(1)本实验描绘的不是小灯泡的伏安特性曲线，而是硅光电池不产生电能时，作为一个电子元件的伏安特性曲线。(2)本实验描绘的是给硅光电池加反向电压时的反向伏安特性。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就
24、品牌 品质赢得未来 物理结束题组突破5太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的 2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U 特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源 E，电流表 A，电压表 V，滑动变阻器 R，开关 S 及导线若干。(1)为了达到上述目的，请将图实-8-12 甲连成一个完整的实验电路图。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(2)该实验小组根据
25、实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I-U图像，由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻_(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为_。图实-8-12考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束解析：(1)实验电路如图所示。(2)太阳能电池的电阻：RUI 2.802.81031.0103(9651 040 均正确)答案：(1)见解析图(2)很大 1.0103(9651 040)考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束6(2015辽宁四校模拟)由金属丝制成的电阻阻
26、值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A待测电阻器 Rx(2.5 V,1.2 W)B电流表 A(00.6 A，内阻为 1)C电压表 V(03 V，内阻未知)D滑动变阻器(010，额定电流 1 A)E电源(E3 V，内阻 r1)F定值电阻 R0(阻值 5)G开关一个和导线若干考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在方框内画出实验电路图。解析：要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法
27、。电路如图所示。考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束其中，I 是电流表的示数，U 是电压表的示数，UR 是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图实-8-13 中画出电阻器的伏安特性曲线。解析：电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压
28、：URUIr，数据如下表。电阻器的伏安特性曲线如图所示。UR/V0.100.200.350.600.90 1.452.052.52图实-8-13考点一考点二考点三实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 质量铸就品牌 品质赢得未来 物理结束(3)该同学将本实验中的电阻器 Rx 以及给定的定值电阻 R0 二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是_W。(结果保留 2 位小数)解析：由 URI(rR0)E 作出 U-I 图像如图乙中直线所示，由此图像与电阻器 U-I图线的交点可得此时电阻器的电压 UR0.9 V，电流 I0.35 A，电阻器的实际功率为 PUI0.32 W。0.32谢 谢 观 看
