实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版选修3-1

1、四、滑动变阻器的限流接法和分压接法四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较两种接法比较方式方式内容内容限流接法限流接法分压接法分压接法对比说明对比说明两种接法两种接法电路图电路图串、并联串、并联关系不同关系不同2两种接法的选择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，即若若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑变动阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流滑变动阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压或电压)仍超仍超过电流表过电流表(或电压表或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流的量程，或超过待测电阻的额定电流(或或电压电压)，则必须选用分压式接法，则必须选用分

2、压式接法若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致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，应改用分压电路电路若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路电路两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接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、耗能低法，因为限流式接法电路简单、耗能低五、实验步骤五、实验步骤1确

3、定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按下图中的原理图连接好实验电动变阻器采用分压式接法，按下图中的原理图连接好实验电路路2把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关无误后，闭合开关S.3移动滑动变阻器滑片位置，测出移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左中不同的电压组左中不同的电压值值U和电流值和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关，并将测量数据填入表格中，断开开关S.U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42

4、.83.23.63.8I(A)六、数据处理六、数据处理1在坐标纸上以在坐标纸上以U为横轴，以为横轴，以I为纵轴，建立坐标系为纵轴，建立坐标系2在坐标纸上描出各组数据所对应的点在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和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宜)3将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线伏安特性曲线七、误差分析七、误差分析1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差的影响会带

5、来误差2电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数则读数3在坐标纸上描点、作图带来操作误差在坐标纸上描点、作图带来操作误差八、注意事项八、注意事项1电路的连接方式：电路的连接方式：(1)电流表应采用外接法：因为小电珠电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻的电阻很小，与很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大的电流表串联时，电流表的分压影响很大(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化的电压能从零开始连续变化2闭合开关闭合

6、开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠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电珠两端电压过大化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝而烧坏灯丝3IU图线在图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差左右绘点要密，以防出现较大误差4电流表选择电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是额定电压而定，即使用

7、的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用的小电珠，选用电压表的电压表的15 V量程；若使用量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用的小电珠，则选用电压表的电压表的3 V量程量程5当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录记录I后马上断开开头后马上断开开头6误差较大的点要舍去，误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折图线应是平滑曲线而非折线线. (1)完成下列实验步骤：完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，闭合开关后，逐渐移动变阻器

8、的滑片，_；断开开关，断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡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灯丝的伏安特性曲线(2)请画出与实物电路相应的电路图请画出与实物电路相应的电路图尝试解答尝试解答(1)本实验中滑动变阻器是分压连接，分压本实验中滑动变阻器是分压连接，分压连线要求电压从连线要求电压从0开始变化，所以初始应使电压表示数为开始变化，所以初始应使电压表示数为0，所以先将滑片置于左端；所以先将滑片置于左端；为能在零到额定电压间多次取为能在零到额定电压间多次取值，故使电压表的示数在值，故使电压表的示数在02.5 V内变化，取内变化，取10组电压电流值组电压电流值并记录在表格中

9、；并记录在表格中；(2)由实物图可知，电路连接为滑动变阻器由实物图可知，电路连接为滑动变阻器分压连接，电流表外接分压连接，电流表外接答案答案 (1)使它靠近变阻器左端的接线柱使它靠近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读数，直至电压达到额定电压(2)如图所示如图所示高中电学实验对于电路的设计主要分两大块：高中电学实验对于电路的设计主要分两大块：(1)测量电测量电路的设计；路的设计；(2)供电电路的设计供电电路的设计.(1)绘出电压表读数绘出电压表读数U随随OP间距离间距离x的变化图线；的变化图线

10、；(2)求出金属丝的电阻率求出金属丝的电阻率，并进行比较，并进行比较尝试解答尝试解答(1)建立建立Ux坐标系，进行描点、连线，得坐标系，进行描点、连线，得到图线如图所示：到图线如图所示：(对应学生用书对应学生用书P148)实验电路设计的思路与方法实验电路设计的思路与方法电路设计也是高考实验题中常考题型之一首先应明确电路设计也是高考实验题中常考题型之一首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等其设计原么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等其设计原则是：安全、方便、经济任何实验电路

11、都由测量电路和控则是：安全、方便、经济任何实验电路都由测量电路和控制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电路由变阻器、开关、电源构成路由变阻器、开关、电源构成 (2)乙同学又设计了如图乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是上的电压值是_V.(3)学习小组认为要想更准确地描绘出学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所

12、供器材，在图材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号所选器材代号尝试解答尝试解答(1)由题图知电压表读数为由题图知电压表读数为2.30 V，通过，通过L的的电流为电流为0.46 A，由欧姆定律计算得小灯泡，由欧姆定律计算得小灯泡L的电阻为的电阻为5 .(2)标准电阻标准电阻R23 k，是电压表内阻的三分之一，电压，是电压表内阻的三分之一，电压表两端电压为表两端电压为3 V即满偏，故标准电阻即满偏，故标准电阻R2两端电压为两端电压为1 V，即小，即小灯泡灯泡L两端电压为两端电压为4 V.(3)考虑到电流表考虑到电流表A1量程太

13、大，远远大于小灯泡的额定电量程太大，远远大于小灯泡的额定电流值，故选择更小量程的电流表流值，故选择更小量程的电流表A2较好，由于较好，由于A2表量程小于表量程小于灯泡的额定电流，故需要将电流表灯泡的额定电流，故需要将电流表A2进行扩容，故将标准电进行扩容，故将标准电阻阻R1与电流表与电流表A2并联进行分流扩容由于电流表和电压表内并联进行分流扩容由于电流表和电压表内阻均已知，故扩容后的电流表采用内接法还是外接法均可阻均已知，故扩容后的电流表采用内接法还是外接法均可答案答案 (1)5(2)4(3)本题以描绘小灯泡的伏安特性曲线实验为情境，考查电本题以描绘小灯泡的伏安特性曲线实验为情境，考查电流表和

14、电压表的改装，电流表的内外接法，滑动变阻器的分流表和电压表的改装，电流表的内外接法，滑动变阻器的分压式与限流式接法，电表读数，电路设计，误差分析等知压式与限流式接法，电表读数，电路设计，误差分析等知识这些基本方法都是电学实验的基础，而电学实验题的答识这些基本方法都是电学实验的基础，而电学实验题的答卷中往往暴露出考生对这些基本实验能力存在严重的欠缺，卷中往往暴露出考生对这些基本实验能力存在严重的欠缺，因此平时在复习过程中要重视基本实验规律的掌握和实验设因此平时在复习过程中要重视基本实验规律的掌握和实验设计有力的培养，务必透彻理解电表的改装的原理与计算方计有力的培养，务必透彻理解电表的改装的原理与

15、计算方法，滑动变阻器的分压式接法与限流式接法的区别，电流表法，滑动变阻器的分压式接法与限流式接法的区别，电流表内、外接法的区别及误差分析，掌握好电表的读数方法内、外接法的区别及误差分析，掌握好电表的读数方法 (对应学生用书对应学生用书P149)1(2011重庆重庆)在测量小灯泡伏安特性实验中，同学们连在测量小灯泡伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如下图所示电源内阻不计，接的电路中有四个错误电路，如下图所示电源内阻不计，导线连接良好若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合导线连接良好若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：向右端滑动触头

16、过程中，会分别出现如下四种现象：a灯灯L不亮；电流表示数几乎为零不亮；电流表示数几乎为零b灯灯L亮度增加；电流表示数增大亮度增加；电流表示数增大c灯灯L开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断到线圈烧断d灯灯L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述与上述a、b、c、d四种现象对应的电路序号为四种现象对应的电路序号为()ABC D解析解析图图中现象是总电阻减小，电流表示数增大，和中现象是总电阻减小，电流表示数增大，和灯泡并联的电阻增大，使得灯泡分得的电压增大，所以灯泡灯泡并联的电阻增大，使得灯泡分得的电压增大，

17、所以灯泡变亮应为变亮应为b；图；图中电流表、电压表和灯泡并联，开始时灯泡中电流表、电压表和灯泡并联，开始时灯泡不亮，当滑头滑到一定位置时灯泡开始发光，电流表因电流不亮，当滑头滑到一定位置时灯泡开始发光，电流表因电流增加得过大而烧坏，应为增加得过大而烧坏，应为c；图；图中由于电压表内阻太大，电中由于电压表内阻太大，电灯不亮，电流表示数几乎为零，应为灯不亮，电流表示数几乎为零，应为a；图；图中电灯中电灯L不亮，不亮，在滑片滑动过程中，电流表因电流增加得过大而烧坏，应为在滑片滑动过程中，电流表因电流增加得过大而烧坏，应为d.答案答案 A2(2012河南许昌河南许昌)额定电压均为额定电压均为220 V

18、的白炽灯的白炽灯L1和和L2的的UI特性曲线如下图甲所示，现将和特性曲线如下图甲所示，现将和L2完全相同的完全相同的L3与与L1和和L2一起按如图乙所示电路接入一起按如图乙所示电路接入220 V电路中，则下列说法正电路中，则下列说法正确的是确的是()AL2的额定功率为的额定功率为99 WBL2的实际功率为的实际功率为17 WCL3的实际功率比的实际功率比L3的实际功率小的实际功率小17 WDL2的实际功率比的实际功率比L3的实际功率小的实际功率小82 W解析解析由由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压的伏安特性曲线可得，在额定电压220 V时时的电流为的电流为0.45 A，则，则L2的额定功率为

19、的额定功率为P额额U额额I额额99 W，所以，所以选项选项A正确；图示电路为正确；图示电路为L1和和L2串联再与串联再与L3并联，所以并联，所以L1和和L2串联后两端的总电压为串联后两端的总电压为220 V，那么流过，那么流过L1和和L2的电流及两灯的电流及两灯的电压满足的电压满足I1I2，U1U2220 V，由，由L1和和L2的的UI图线可图线可知，知，I1I20.25 A，U1152 V，U268 V，故灯，故灯L2的实际功的实际功率率P2I2U217 W，故选项，故选项B正确；由于正确；由于L3两端的电压为两端的电压为220 V，故，故P3P额额99 W，则，则P3P282 W，故选项，

20、故选项C错，错，D对，对，正确选项为正确选项为A、B、D.答案答案 ABD3(2012武汉联考武汉联考)在做在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开头和的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开头和导线要求能测出尽可能多组数据如下图是没有连接完整导线要求能测出尽可能多组数据如下图是没有连接完整的实物电路的实物电路(已连接好的导线有已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根六根)(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接

21、完整；请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是原因可能是_；(3)排除故障后闭合开关，移动滑片排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示到某处，电压表的示数为数为2.2 V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向向_端滑动端滑动(填填“左左”“”“右右”)；(4)通过移动滑片通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流，分别记下了多组对应的

22、电压表和电流表的读数，并绘制成了如右图所示的表的读数，并绘制成了如右图所示的UI图象图象根据根据UI图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率约为约为_W；(5)图线是曲线而不是过原点的直线，原因是图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_解析解析(1)为方便电路调节，滑动变阻器应分压式接法；为方便电路调节，滑动变阻器应分压式接法；(2)小灯泡始终不亮，电流表几乎不偏转的故障现象表明小灯小灯泡始终不亮，电流表几乎不偏转的故障现象表明小灯泡上没有电流流过，但电压表有示数，一定是泡上没有电流流过，但电压表有示数，一定是c段导线断路或段导线断路或灯泡损坏；灯泡损坏；

23、(3)滑片滑片P向右移动时，小灯泡上获得的电压升高，向右移动时，小灯泡上获得的电压升高，电压有可能从电压有可能从2.0 V升高到额定电压升高到额定电压2.5 V；(4)从从UI图象上观图象上观察，额定电压是察，额定电压是2.5 V时，电流约为时，电流约为0.2 A，额定功率约为，额定功率约为0.5 W；(5)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，图线是曲线而小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，图线是曲线而不是直线不是直线答案答案 (1)连线如下图所示：连线如下图所示：(2)c段导线断路或灯泡损坏段导线断路或灯泡损坏(3)右右(4)0.5(5)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大小灯泡的电阻会随温度的升高

24、而增大4(2012海淀模拟海淀模拟)在在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的的实验中，可供选择的实验仪器如下：实验中，可供选择的实验仪器如下：器材器材规格规格器材器材规格规格小灯泡小灯泡标有标有“3.8 V，0.3 A字字样样”滑动变阻器滑动变阻器R1最大阻值最大阻值10 额定电流额定电流1.0 A电压表电压表V量程量程05 V，内阻约，内阻约5 k滑动变阻器滑动变阻器R2最大阻值最大阻值1 k，额定，额定电流电流0.5 A电流表电流表A1量程量程0100 mA，内阻，内阻约约4 直流电源直流电源E电动势约为电动势约为6 V，内阻，内阻约为约为0.5 电流表电流表A2量程量程

25、0500 mA，内阻，内阻约约04 导线、电键导线、电键等等(1)在上述器材中，滑在上述器材中，滑动变阻器应选动变阻器应选_；电；电流表应选流表应选_(2)在图中用笔画线代在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路完整的实验电路(3)利用实验中得到的实验数据在利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出坐标系中，描绘出了如右图所示的小电珠的伏安特性曲线根据此图给出的信了如右图所示的小电珠的伏安特性曲线根据此图给出的信息，可以判断出图中正确的是息，可以判断出图中正确的是(图中图中P为小灯泡功率为小灯泡功率)()5发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元

26、发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件它的电路符号如右图所示，正常使用时，带件它的电路符号如右图所示，正常使用时，带“”的一的一端接高电势，带端接高电势，带“”的一端接低电势，某同学用实验方法的一端接低电势，某同学用实验方法探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压U和通过它的电和通过它的电流流I的数据如下表所示的数据如下表所示.(1)在虚线框内画出实验电路图在虚线框内画出实验电路图(除电源、开关、滑动变除电源、开关、滑动变阻器外；实验用电压表阻器外；实验用电压表V：内阻：内阻RV约为约为10 k，电流表，电流表mA：内阻内阻RA约为约为100

27、) (2)在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线性曲线(3)根据根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系：光二极管的电阻与其两端电压的关系：_.解析解析(1)同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在变化的，变化的范围大约在100 500 之间故电流表的之间故电流表的内阻对测量影响较大，利用

28、电流表外接法误差小而测量数内阻对测量影响较大，利用电流表外接法误差小而测量数据从据从0开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的数据数据(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出画出UI图线图线(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小减小答案答案 (1)实验电路图如图所示实验电路图如图所示(2)伏安特性曲线如图所示伏安特性曲线如图所示6(2012洛阳四校联考洛阳四校联考)如图所示为某同学实验得到的小如图所示为某同学实验得到的小灯泡灯丝电阻的灯泡灯丝电阻的UI关系曲线图关系曲线图(1)在上框中画出实验电路图在上框中画出实验电路图(根据该电路图可得到根据该电路图可得到UI关关系的完整曲线系的完整曲线)，可用的器材有：电压传感器、电流传感器、，可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑线变阻器滑线变阻器(变化范围变化范围050)、电动势为、电动势为6V的电源的电