实验09 测绘小电珠的伏安特性曲线2022年高考物理实验专题精讲精练（原卷版）

1、实验09测绘小电珠的伏安特性曲线（原卷版）1.实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象。(2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。2.实验器材学生电源(4 V6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。3.实验步骤(1)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,按实验原理图连接好实验电路。(2)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S。(3)移动滑动变阻器的滑片,测出14组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。U/V00.20.40.6

2、0.81.01.2I/AU/V1.62.02.42.83.23.64.0I/A(4)拆除电路,整理仪器。4.数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴,以I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(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宜)。(3)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。5.误差分析(1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。(2)电流表、电压表的读数带来误差。(3)在坐标纸上描点、作图带来的误差。6.注意事项(1)电路的连接方式电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V0.3 A)的电阻很小,与00.

3、6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠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。(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。(4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。(5)误差较大的点舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。【典例1】要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压

4、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,内阻约为1 );电流表(量程为0250 mA,内阻约为5 );电压表(量程为03 V,内阻约为3 k);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值为20 ,额定电流为1 A)B.滑动变阻器(最大阻值为1750 ,额定电流为0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列四个电路图中的(填字母代号)。 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。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。 【

5、针对训练1】在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除小灯泡L“3.8 V0.3 A”外,可供选择的实验仪器如下:A.电压表:量程03 V,内阻约为6 kB.电流表:量程04 mA,内阻为100 C.电流表:量程0300 mA,内阻约为5 D.滑动变阻器R1:最大阻值为10 ,额定电流为1.0 AE.滑动变阻器R2:最大阻值为5 ,额定电流为0.5 AF.定值电阻R3:阻值为2 kG.定值电阻R4:阻值为900 H.直流电源E:电动势约为6 V,内阻约为0.5 I.开关S一个,导线若干(1)先将(选填元件前的序号字母)与(选填元件前的序号字母)电阻(选填“串联”或“并联”),将其改为量程为4

6、V的电压表。 (2)在虚线框内画出实验电路图(改装后的电压表直接用电压表的符号表示)。 (3)其中,滑动变阻器应选;电流表应选。(均填元件前的序号字母) (4)某实验小组完成实验后,利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯泡的伏安特性曲线。根据此图给出的信息,可以判断:图乙所示的该小灯泡的P-U2或P-I2图线中(P为小灯泡的功率),可能正确的是。 【典例2】某物理学习小组要描绘一只小灯泡(2.5 V1.2 W)的伏安特性曲线,有下列器材供选用:A.电压表(03 V,内阻为6 k)B.电压表(015 V,内阻为30 k)C.电流表(03 A,内阻为0.1 )D.电

7、流表(00.6 A,内阻为0.5 )E.滑动变阻器(010 ,允许通过的最大电流为5 A)F.滑动变阻器(01 k,允许通过的最大电流为0.1 A)G.电源(3 V,内阻不计)H.开关一个,导线若干(1)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) (2)如图甲所示,图中有几根导线已经接好,为完成本实验,请用笔画线代替导线,将电路补画完整,要求实验误差尽可能小。(3)下表中的数据是该小组在实验中测得的,请在图乙坐标纸上补齐未画出的数据点,用“×”表示,并绘出I-U图线。根据I-U图象可知,该小灯泡灯丝温度升高时,电阻(选填“变大”或“变小”)。 

8、;U/V0.000.400.801.001.20I/A0.000.170.270.300.35U/V1.501.802.002.202.50I/A0.390.430.450.470.48【针对训练2】某同学使用如下器材:电源E(电动势为12 V);电压表(量程为15 V,内阻约为15 k);电流表(量程为100 mA,内阻约为10 );滑动变阻器(最大阻值为50 );单刀单掷开关;导线若干。测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,已知小灯泡的额定电压为12 V。甲(1)在实验中要尽可能提高实验精度,所用的实验电路图应选图乙中的()。乙(2)请根据所选的实验电路图在图丙的实物图上连线。丙(3)

9、由小灯泡的伏安特性曲线可求得小灯泡的额定功率P=W。 (4)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的电阻在较低电压(02 V)区域几乎不变,在较高电压(7 V10 V)区域内小灯泡的电阻会随电压的增大而(选填“增大”“不变”或“减小”)。小灯泡在低电压(02 V)区域和高电压(7 V10 V)区域伏安特性曲线表现出不同规律的原因是。  (4)增大低压区域灯丝发热与散热几乎相等,电阻率不变,高压区域发热量大于散热量,电阻率变大【典例3】实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围为020 )、滑动变阻器R2(阻值变化范围为01000 )、电动势适当的电源

10、、小灯泡(4 V2 W)、开关、导线若干。(1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线,请在图甲中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号。甲乙(2)实验中描绘出的小灯泡U-I曲线如图乙所示,由图乙可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而。(选填“增大”“减小”或“不变”) (3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内阻,实验电路如图丙所示,图中R0是阻值为9.0 的保护电阻,实验中测得多组数据记录在下表中,试在同一坐标系中画出等效电源的U-I图象,由图象可求出电源自身内阻约为。 序号123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.250.330.40

11、0.460.52丙丁(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路,如图丁所示,此时小灯泡消耗的电功率约为W。(结果保留2位有效数字) 【针对训练3】某同学想要描绘标有“3.8 V0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有:电压表(量程03 V,内阻等于3 k)电压表(量程015 V,内阻等于15 k)电流表(量程0200 mA,内阻等于10 )电流表(量程03 A,内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ,额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k,额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电

12、阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E=6 V,内阻不计)(1)请在虚线框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。(2)该同学描绘出的I-U图象应是下图中的。 【典例4】某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 ），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 ）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 ）、滑动变阻器R1（最大阻值10 ）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。（1）根据图（a），在图（b）的实物

13、图中画出连线_。（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_，流过小灯泡的电流I=_。为保证小灯泡的安全，I1不能超过_mA。（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R=_（保留1位小数）。（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_（保

14、留1位小数）。【针对训练4】某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整_。(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：电压0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图线_。(3)根据作出的图线可知，该元件是_（选填“线性”或“非线性”）元件。(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定

15、值电阻，会导致的两个后果是_。A电压和电流的测量误差增大B可能因电流过大烧坏待测元件C滑动变阻器允许的调节范围变小D待测元件两端电压的可调节范围变小【典例5】 某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）电压表（量程300mV，内阻300）电流表（量程300mA，内阻0.27）定值电阻R0滑动变阻器R1（阻值0-20）电阻箱R2（最大阻值9999.9）电源E（电动势6V，内阻不计）开关S、导线若干。完成下列填空：（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为_的定

16、值电阻；（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的_（填“a”或“b”）端；（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为_（保留1位有效数字）；（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流增加，其灯丝的电阻_（填“增大”“减小”或“不变”）；（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W1=_W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则=_（保留至整数）。【针对训练5】某同学研究小灯泡的伏安特