描绘小灯泡伏安特性曲线,测定电动势

1、描绘小灯泡的伏安特性曲线基 础 知 识（一）实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律.（二）实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应变化.对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到十几倍，它的伏安特性曲线（I-U图线）并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的，本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性.（三）实验电路图（如图所示）（四）实验器材：小灯泡，4 V6 V学生电源，滑动变阻器，伏特表，安培表，开关，导线若干.（五）实验步骤（1）按图连

2、接好电路，把滑动变阻器的滑动臂C调节到靠近A端处.（2）闭合电键S，把滑动臂C调节到某个合适的位置，然后读出此时伏特表的示数U1和安培表的示数I1并把它们记录到下面表格中.实验次数1234567891112电压值U（V）电流值I（A）（3）把滑动臂C从A端逐渐往B端调节，重复步骤（2），读出并记录下12组左右不同的电压值和电流值.（4）断开电键S，拆除电路.（5）以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，选取适当的标度，在坐标平面内依次描出12组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点，此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线.第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、实验注意事项技法讲解（1）因本实验要作出I

3、-U图线，要求测出包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法.(2)本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表的外接法.(3)电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时,读取一次电流值;调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压.(4)电键闭合前变阻器滑片移到阻值最大端.(5)在坐标轴上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流I,横轴表示电压U,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸,要用平滑曲线将各数据点连接起来.典例剖析例1在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“

4、6 V 3 W”,其他供选择的有:电压表V1(量程6 V,内阻20 k)电流表A1(量程3 A,内阻0.2 )电流表A2(量程0.6 A,内阻1 )变阻器 R1(01000 ,0.5 A)变阻器R2(020 ,2 A)学生电源E(68 V)开关S及导线若干实验中要求在电压表06 V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表选_,滑动变阻器选_.在下边方框中画出实验原理图.解析：灯泡的额定电流I= = A=0.5 A,故电流表选A2.因灯泡电压从0开始变化,故应选变阻器R2作分压电路，电流表外接.答案：(1)A2R2(2)如图二、对本实验应

5、当明确的几点技法讲解(1)由欧姆定律可知,对一纯电阻用电器,有I=U/R.因此,当R为定值时,I-U图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压的过程中,灯丝温度由室温升高到的2000 ,因此灯丝电阻率有明显增大,故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线.(2)本实验滑动变阻器应采用的是分压式接法.典例剖析例2某同学利用如图所示的电路,研究加在标有3.8 V0.3 A的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系,得到如下表所示的数据:12345678910111213U/V00.1000.1500.2000.400.601.001.602.202.603.003.403.80I/A0

6、0.0500.0750.1000.1240.1600.2000.2300.2580.2740.2740.2900.310由这些数据可以得到：（1）比较U1=1.0 V和U2=3.0 V时小灯泡的电阻的大小，并说明原因.(2)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时,小灯泡的最大电阻是多少?最大电功率是多少?(3)通过小灯泡的电流等于0时,这个小灯泡的电阻是多少?(4)小灯泡的U-I图象是否是直线,其原因是_.解析：(1)随着电压的增大,通过小灯泡的电流增大,同时小灯泡的发热量增加,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加,则灯泡的电阻增大.(2)电流,电压达到最大时,小灯泡的电阻最大,因此,灯泡的最大电阻为

7、Rmax= =12.3 ,此时的电功率也最大Pmax=UI=3.800.310 W=1.178 W.(3)由小灯泡的伏安特性曲线可知，当通过小灯泡的电流比较小时，是一条通过原点的直线，随温度的升高而变成曲线，因此电流等于零的电阻即为开始电流很小时的电阻：R= = =2 .(4)不是直线而是曲线,其原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大.点评：本题考查对小灯泡伏安特性的理解,由于小灯泡的电阻值R=不同,其功率P=UI也不同;功率越大,温度越高,其电阻也就越大.故电流、电压最大时,功率最大,其电阻也最大.第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.有一规格为“220 V，100 W”的灯泡，现用一准确的欧

8、姆表测其电阻，测量的结果是（）A.大于484 B.等于484 C.小于484 D.无法确定解析：R= =484 ，是灯泡发热状态下的电阻.用欧姆表测量时，灯丝温度为室温，所以其阻值比484 小.答案：C2.一个标有“220 V，60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V.在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示，在题给出的四个图中肯定符合实际情况的是（）解析：小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，所以随着灯泡两端电压的升高，通过它的电流增大，其热效应明显增加，灯丝温度升高，电阻值也相应增大，当小灯泡正常发光后，其温度趋于一个定值，它的电阻值就不再增大了，所以B图正确.A图

9、表示灯泡的电阻不随温度而改变，C图表示灯泡的电阻随两端电压升高、温度的升高而减小，都是错误的.D图表示灯泡电阻随温度的升高而变大，后来又随温度的升高而变小，也是不符合事实的.答案：B3.如图为某个小灯泡的I-U图线，当灯泡两端所加电压为1 V时，灯丝的电阻RA=_.当灯泡两端电压为3 V时，灯丝电阻RB=_.解析：由电阻定义R=可知，在I-U图象中，RA= =10 ,RB= = =20 .答案：10 204.有一个小灯泡上标有“6 V，0.6 W”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：A.电压表（0-5 V，内阻2.0 k)B.电压表（0-15 V，内阻20 k)C.电流表(

10、0-0.3 A，内阻1.0 )D.电流表（0-3 A，内阻1.0 )E.滑动变阻器（最大阻值为30 ,2 A)F.滑动变阻器（最大阻值为100 ,0.5 A)G.学生电源（直流9 V)，还有开关、导线等.(1)实验中所用的电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(2)画出实验电路图，要求电压从0 V开始测量.解析：（1）灯泡的额定电压为6 V,额定电流为0.1 A，电压表应选B，电流表应选C，为便于调节电路滑动变阻器应选E.(2)因为电压表内阻远大于灯泡的最大阻值60 V，因此选择电流表外接法.要求从0 V开始测量，故应采用分压电路，若采用限流电路，电路中的最小电流为Imin= =A=0

11、.1 AImin等于小灯泡的额定电流，滑动变阻器无法对电流进行调节，故必须采用分压电路，电路如下图所示. 答案：(1)BCE(2)见解析5.如图为某同学测绘额定电压为2.5 V小灯泡的IU图线实验电路图.（1）根据电路图，用笔画线代替导线，将上图中的实验电路连接成完整实验电路.(2)开关S闭合之前，上图中滑动变阻器的滑片应该置于_（选填“A端”、“B端”或“AB正中间”）.(3)已知小灯泡灯丝在27 时电阻值约为1.5 ，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比（热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=273+t)，根据下图画出的小灯泡IU特性曲线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为_（保留两位

12、有效数字）. 解析：对于分压电路，开关S闭合前，应该将滑动变阻器的滑片置于最左端（A端），使待测电路上电压为零.由灯丝电阻与热力学温度成正比可得R=kT，当灯丝温度为300 K时电阻为1.5 可得k=0.005.由小灯泡的IU特性曲线可得当电压为2.5 V时灯丝中电流约为0.265 A，根据欧姆定律可得出灯丝电阻R=U/I=9.4 ，由R=kT解得此时灯丝热力学温度T=R/k=1 880 K，即灯丝温度为t=T-273=1 607 1.6103 .答案：(1)实物连线图如下图所示. (2)A端（3）1.6103 6.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图

13、所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为_；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_；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_.解析：分析电路将实物图转化成原理图如右图.有示数说明与供电电路相连，而小灯泡不亮故d导线断.示数为零，为0.3 A，则与电源断开，故h导线断.无论如何调节，、示数不能为零，说明变阻器不为分压式接法.但灯仍亮且变化，故g导线断.答案：d导线h导线g导线实验九 测量电源的电动势和内阻1.

14、用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验采用的是下列_电路图某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上，再根据这些点分别画出了图线a与b，如实图91所示，你认为比较合理的是图线_(填“a”或“b”) 实图92根据该图线得到电源电动势的大小是_V；内阻是_(结果保留两位小数)解析测定电源的电动势及内电阻的实验中，原理是闭合电路的欧姆定律，电压表要测量路端电压，电流表要测电路中的总电流，所以AB项错误；为了使内电阻测量准确，电流表要采用内接法，所以C项错误，D项正确描出点后应用直线把各点连接起来，所以选a.利用图象纵轴上的截距求得电动势为1.44 V，曲线的斜率绝对值为电源的内阻值，约在0.860.

15、91 之间答案Da1.431.460.91(0.860.98都算对)4为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻，某同学设计了如实图96甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，R05 为保护电阻(1)按照图甲所示的电路图，某同学已经在图乙所示电路中完成部分导线的连接，请你完 成余下导线的连接实图96实图97(2)断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R，并以为纵坐标，以为横坐标，画出的关系图线(该图线为一直线)，如实图97所示由图线可求得电池组的电动势E_V，内阻r_.(保留两位有效数字)(3)引起

16、该实验系统误差的主要原因是_.解析(1)对电路图的连接按照一定的顺序进行，先串后并，从R0的左端连接电阻箱R 的一个接线柱，另一个接线柱和电池组的负极相连，电压表并在R两端，连接电压表的“”和“3”两个接线柱；(2)对电路图甲图由闭合电路欧姆定律得：E(rR0R)，整 理得到，利用丙图中直线与纵轴的焦点数据求得E，并保留两位有效数字即为2.9，还可以得到图线的斜率，即可得到电池内电阻r为1.1；(3)由甲图可以知道该实验系统误差的主要原因在于电压表的分流作用，造成流过电阻箱的电流比流过电池组的电流小答案(1)如图所示(2)2.91.1(或1.2)(3)电压表的分流作用造成流过电阻箱的电流总是比电池实际输出电流小(说出电压表的分流作用可给分)5为测量一电源的电动势及内阻(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压