江苏省高考物理大一轮复习（自主学习+考点突破+随堂验收）实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

第八章恒定电流 实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 能描绘小灯泡的伏安特性曲线 并能分析曲线的变化规律 2 能处理相关的拓展性实验 实验目的 1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 实验原理 1 用 测出流过小灯泡的电流 用 测出小灯泡两端的电压 测出多组 u i 值 在u i坐标系中描出各对应点 用 的曲线将这些点连接起来 电流表 电压表 一条平滑 2 电路的选择 本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压 描绘出伏安特性曲线 由于使用的小灯泡是 3 8v0 3a 的 正常发光时灯丝电阻约为13 阻值较小 因此应该用电流表 电路 由于要测小灯泡在不同电压下的电流 电压 电压取值范围要尽量大 因此滑动变阻器应该用 接法电路 电路图如图所示 外接法 分压式 实验器材 学生电源 4 6v直流 小灯泡 4v0 7a 或 3 8v0 3a 电流表 内阻较小 电压表 内阻很大 开关和导线 坐标纸 铅笔 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 连接好电路 注意开关应 滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为 2 闭合开关s 调节滑动变阻器 使电流表 电压表有较小的明显示数 记录一组电压u和电流i的值 滑动变阻器 断开 零 3 用同样的方法测量并记录约12组u值和i值 4 断开开关s 整理好器材 5 在坐标纸上 以u为横坐标 i为纵坐标建立直角坐标系 并根据表中数据描点 连接各点得到i u图线 注意 连接各点时 不要出现折线 数据处理 根据测量的数据把电压表和电流表的各组数据填入下表中 然后作出i u图线 实验结论 描绘出的图线是一条 它的斜率随电压的增大而 这表明小灯泡的电阻随电压 温度 升高而 灯丝的电阻率随温度的升高而增大 灯丝不发光时温度是室温 正常发光时温度很高 其电阻率的变化是很显著的 所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大 其iu图线不再是过原点的直线 曲线 减小 增大 注意事项 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小灯泡 3 8v0 3a 的电阻很小 与0 0 6a的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式接法 目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器的滑片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 3 i u图线在u0 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u0 1 0v左右描点要密 以防出现较大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程的选择视小灯泡的额定电压而定 即若使用 3 8v0 3a 的小灯泡 选用电压表的15v量程 若使用 2 5v0 6a 的小灯泡 则选用电压表的3v量程 5 当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加 到额定值记录后马上断开开关 6 误差较大的点要舍去 iu图线应是平滑曲线而非折线 误差分析 1 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流 造成测得的i值比真实值大 2 描绘iu图线时作图不准确造成的偶然误差 3 测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差 典题演示1 2016 镇江一模 有一个额定电压为3 8v 额定功率约为1w的小灯泡 现要用伏安法描绘这只灯泡的i u图线 有下列器材可供选用 a 电压表v1 0 6v 内阻约为5k b 电压表v2 0 15v 内阻约为30k c 电流表a1 0 3a 内阻约为0 1 d 电流表a2 0 0 6a 内阻约为0 5 e 滑动变阻器r1 10 5a 实验仪器与电路的选择 f 滑动变阻器r2 200 0 5a g 蓄电池 电动势6v 内阻不计 h 开关 导线 1 请在方框内画出该实验的原理电路图 2 实验中 电压表选 电流表选 滑动变阻器选 用序号字母表示 3 测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示 由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 若将此灯泡与电动势12v 内阻为1 的电源相连 要使灯泡正常发光 需串联一个阻值为 的电阻 结果保留两位有效数字 a d e 16 33 实验数据的处理与误差分析 a 电压表v 量程3v 内阻约3k b 电流表a1 量程1500ma 内阻约0 02 c 电流表a2 量程500ma 内阻约0 6 d 滑动变阻器r1 0 10 e 滑动变阻器r2 0 100 f 电源e 电动势4 0v 内阻不计 g 开关s和导线若干h 待测灯泡l 额定功率0 75w 额定电压未知 1 在实验过程中 b小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加 在下面图 a 所给的虚线框中画出实验的电路原理图 上述器材中 电流表选 填 a1 或 a2 滑动变阻器选 填 r1 或 r2 图 a 图 b a2 r1 2 5 2 4 2 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 甲 2 用平滑的曲线连接各点 不要画成折线 乙 3 根据图象结合p ui 0 75w 看出额定电压约等于2 5v 这是因为灯泡在不放光时的阻值小于正常工作时的阻值 实验拓展与创新 图1 图2 1 请根据图1将实物图2中未连接好的电路连接好 2 由实物图可知 在闭合开关s前 滑动变阻器a的滑片应置于最 填 左 或 右 端 3 实验一 在20 的室温下 通过调节滑动变阻器 测量得到led的u1u2曲线为图3中的a曲线 已知锂电池的电动势为3 77v 内阻不计 led的正常工作电流为20ma 定值电阻r0的电阻值为10 由曲线可知实验中的led的额定功率为 w 结果保留两位有效数字 led的电阻随着电流的增大而 填 增大 减小 或 不变 右 0 066 减小 图3 4 实验二 将led置于80 的热水中 测量得到led的u1u2曲线为图3中的b曲线 由此可知 温度升高 led的电阻将 填 增大 减小 或 不变 解析 1 所连实物图如图所示 减小 1 2016 常州一模 某学习小组欲探究小灯泡 3v1 5w 的伏安特性 可提供的实验器材如下 a 电池组 电动势约4 5v 内阻可不计 b 双量程的电压表v1 量程为0 3v 内阻约为3k v2 量程为0 15v 内阻约为15k c 双量程的电流表a1 量程为0 0 6a 内阻约为1 a2 量程为0 3a 内阻约为0 1 d 滑动变阻器r 阻值范围0 10 允许通过最大电流为2a e 开关s 导线若干 在尽量提高测量精度的情况下 请回答下列问题 1 根据以上器材 用笔画线代替导线将实物图甲连接成完整电路 2 闭合开关前 滑动变阻器的滑动片应移到 填 a 或 b 端 a 甲 乙 2 8 3 0 解析 1 连线不要交叉 连线如图1所示 2 保证开关闭合时 待测电路部分的电压从零开始变化 故滑片应移到a端 图1 3 描点后用平滑的曲线连接各点 不要画成折线 4 小灯泡常温下的电阻应该取电压和电流较小时 图线的最左边一小段求解 取一个点用欧姆定律求解 图2 a 左 4 利用表中数据 在图乙中画出小灯泡的u i图线 5 他们在u i图象上找到小灯泡工作电压为2 0v时的坐标点 计算此状态的电阻值时 小明提出用图象上该点的曲线斜率表示小灯泡的阻值 小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值 你认为 填 小华 或 小明 的方法正确 解析 1 为了使小灯泡两端电压可以从零开始调节 滑动变阻器采用分压式 应选择阻值小的变阻器 2 小灯泡的阻值较小 采用电流表外接法 电压表的量程根据实验记录数据应选3v量程 小华 3 小灯泡两端电压需从零开始逐渐变大 故闭合开关前 滑片应滑至左端 甲 4 作图时应画成平滑的曲线 不要画成折线 5 计算电阻的数值应运用欧姆定律 小华正确 乙 3 2014 南师附中 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 现除了有一个标有 5v2 5w 的小灯泡 导线和开关外 还有 a 直流电源 电动势约为6v 内阻可不计 b 直流电流表 量程0 3a 内阻为0 1 c 直流电流表 量程0 600ma 内阻为5 d 直流电压表 量程0 15v 内阻为15k e 直流电压表 量程0 3v 内阻为6k c e f 3 某同学通过实验作出小灯泡的伏安特性曲线 如图甲所示 现把两个完全相同的这种小灯泡并联接到如图乙所示的电路中 其中电源电动势e 3v 内阻r 3 则此时