描绘小灯泡的伏安特性曲线学案与练习进步

1、描绘小灯泡的伏安特性曲线【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】_测出流过小灯泡的电流,_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.<y)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“3.8 V , 0.3 A ”的，正常发光时灯丝电阻约为13 Q,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 1所示.【实验器材】学生电源（46 V直流

2、）、小灯泡“ 4 V , 0.7 A ”或“3.8 V , 0.3 A ”、电流表（内阻较小卜电压表（内阻很大卜开关和导线、坐标纸、铅笔.【实验步骤】1 .确定电流表、电压表的量程，照图1连好电路.（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.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】描绘出的图线是一条它的斜率随电压的增

3、大而，这表明小灯泡的电阻随次数123456789101112电压U/V电流I/A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】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I-U图线不再是过原点的直线.【注意事项】1.本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法.0开始连续变2 滑动变阻器应采用分压式接法：目的是为了使小灯泡两端的电压能从 化.3. I - U图线在Uo= 1.0 V左右将发生明显弯曲，

4、故在 U = 1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差.4 .建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，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.【误差分析】I值比真实值大.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2 .描绘I- U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.题型一实验仪器及电路的选择【例1】（2010 海淀模拟在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实 验仪器如下:器材规格标有“ 3.8 V ,小灯泡0.3 A ”字样电压表V量程05 V，内阻约5 k Q器材规格最大阻值滑动10

5、变阻Q,额器R1定电流1.0A滑动最大变阻阻值器R21 k Q,额定电流0.5 A电动势约直流电流表Ai量程0100 mA，内阻约4 QV，内电源E阻约为0.5导线、电流表A 2量程0500 mA，内阻约 0.4 Q电键(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_电流表应选(2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路.图3利用实验中得到的实验数据在 I-U坐标系中，描绘出了如图3所示的小灯泡的伏安(图中P为小灯泡功率)()规范思维D题型二伏安特性曲线的描绘及实验结果的应用特性曲线.根据此图给出的信息，可以判断出下图中正确的是【例2】 影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率

6、随温度的升高而增Z做实验，测量元件 Z大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小. 某课题研究组需要研究某种 导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的元件 中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.(1)他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验.Dr®-|(2)由(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示.根据表中数据请在图 4中作出元件Z的I U图线.U/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803.20根据Z的I- U图线可判断元件 Z是金属材料还是半导体材料?2 K图5

7、把元件 Z 和电阻R 接入如图 5 所示的电路中， 由实验测得电阻 R 的 I U 图线如图 4所示已知电源的电动势E= 1.5 V，内阻不计.闭合电键S,电路稳定时，元件Z消耗的电功率为W.规范思维 粗测小电珠的电阻，应选择多用电表倍率的电阻挡(请填写“X 1”、“X10 ”或“X 100 ”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图6，结果为Q.针对训练 (2011-广东34(2)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有: 小电珠(2.5 V，0.6 W) ，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.0

8、02.50间多测几组数据（请填写“ ab ”、(I”a I ”( I ” P- ( r ” be、 cd 、 de 或 ef).实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图7完成实物图8中的连线.图7开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于端，为使小电珠亮度增加,由中点向端滑动.下表为电压等间隔变化测得的数据,为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244图91.（2009 天津理综3）为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图9所示的电路后闭合开关,直到小灯泡正常发光， 由电通过移动变阻器的滑片， 使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,流表和电

9、压表得到的多组读数描绘出的UU厂/1/U I图象应是（)COA2. （2009 浙江高考22 I ）如图10所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接.+3. （2011 天津塘沽区模拟）表格中所列数据是测量小灯泡U I关系的实验数据:U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图11中的选填“甲”或“乙”);图11在如图12所示的方格纸内画出小灯泡的U- I曲线.分析曲线可知

10、小灯泡的电阻值随I变大而选填“变大”、“变小”或“不变”)；图12图13如图13所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上.已知流过电阻 R的电流是流过灯泡 L2电流的两倍，则流过灯泡L1的电流约为A.4. (2009 福建理综19(2)某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件.图14为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材:器材(代号)规格电流表(A1)量程050 mA，内阻约为50 Q电流表(A2)量程0200 mA，内阻约为10 Q电压表(V1)量程03 V ,内阻约为

11、10 k Q电压表(V2)量程015 V，内阻约为25 k Q滑动变阻器(R1)阻值范围015 Q,允许最大电流1 A滑动变阻器(R2)阻值范围01 k Q,允许最大电流100 mA直流电源(E)输出电压6 V,内阻不计开关(S)、导线若干I护AOJZtUDD闕H卅卅卅诽卅HHiiHMi卅讯1njM閤川博耕% y*酣卅卅”開D血I川川川I川川川川丨6 O) r5 m 2-5 V,o V/V图14(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用_ (以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框图15中画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号.图15（3）若

12、发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?相同点:不同点:5. （2011 梅州模拟）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象, 用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线.实验可供选择的器材有:A .小灯泡（规格为“ 2.5 V , 1.2 W ”）B.电流表A（量程为00.6 A，内阻为1 Q)C.电压表 V（量程为03 V ,内阻未知D.滑动变阻器（010 Q,额定电流为1 A)E. 滑动变阻器（05 Q,额定电流为0.5 A）F. 电源（E= 3 V ,内阻不计）G. 定值电阻R0（阻值R0 = 6 Q）H .开关一个和导

13、线若干要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验电路图.(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是.填写器材前字母代号)图16(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:(I是电流表A的示数，U是电压表V的示数，U灯是小灯泡两端的实际电压)请通过计算补全表格中的空格，然后在图16中画出小灯泡的伏安特性曲线.实验中提供的电源两端，则每个灯泡的实际功率是W.I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U灯/V(4)该同学将与本实验中一样的两个小

14、灯泡以及给定的定值电阻Ro三者一起串联接在本6 (2011 济南市高三模拟)某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线.他们在实验中测得电器元件 Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表:U/V0.000.200.501.001.502.002.50I/A0.000.100.200.300.360.380.40现备有下列器材:A 低压直流电源：电压6 V,内阻不计Q, 3 A内阻约为2 QQ, 15 V内阻约为36 k QB.电流表：量程为 00.6 A3 A , 0.6 A内阻约为10C.电压表：量程为 03 V15 V , 3 V内阻约为7.2 kD .滑动变阻器：阻值为 010 Q,

15、额定电流为3 AE.电键K，导线若干(1)按提供的器材，在实物图17(a)上连接正确的实验电路,要求测量误差尽可能小.tWAO0,200.10旃卅川川川I阳川宙川仙呼O.S J.0 15 2,0 2 fl 3.0(C)图17(2)利用这些数据绘出的电器元件的伏安特性曲线如图 17(b)所示，分析曲线说明通过电器元件Z的电流随电压变化的特点.若把电器元件Z接入如图17(c)所示的电路中时，通过Z的电流为0.10 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则此时灯泡L的功率为W.实验学案36 描绘小灯泡的伏安特性曲线【基础自主落实】实验原理1.电流表电压表一条平滑2 .外接法分压式实验器材滑动变阻器实

16、验步骤1.断开零实验结论曲线减小增大【热点题型精析】例 1 (1)R 1 A2 (2)见解析图(3)BD解析 为方便电路调节，滑动变阻器应选择 R1；小灯泡正常工作时I额=0.3 A = 300 mA>100 mA ，故电流表应选 A2.(2)因为要求小灯泡UR灯=_ IU2上的电压从0开始增大，滑动变阻器应选用分压式接法；而小灯泡正常工作时3.8=07 Z Q RV=5 k。，故电流表应选择外接法，其实验电路如图所示(3)在I U图象中，图线斜率逐渐减小，小灯泡的R逐渐增大；由P = ；知在P U2R1图象中，图线的斜率 一应逐渐减小，故 B正确；由P= I2R在P I2图象中图线的斜

17、率 R应R逐渐增大，故D正确.(2)实验原理是确定电路的首规范思维(1)电路选择要根据具体的情况来进行确定.要条件.(3)各个用电器的作用要明确，选择电路要根据需要来进行选择.例2 (1)A(2)见解析图半导体材料0.64(0.60 0.68)解析(1)由测量的数据及题目要求可知，滑动变阻器应采取分压式接法.因为元件的电阻较小，所以电流表应外接，因此实验电路应选A图.(2)描点画出元件 Z的I- U图线如下图曲线所示.由I- U图线可知，Z是半导体材料.当电流强度为0.80 A时，元件Z两端的电压为0.80 V，定值电阻 R上的电压为0.70 V，此时元件Z上消耗的电功率为0.64 W.规范思

18、维(1)在描绘伏安特性曲线时应连成平滑的曲线，而不能是折线.如果这些点从I大致在一条直线上，则应描成一条直线，让不在直线上的点均匀分布在直线两侧.-U图线判断元件的电阻变化，进而判断材料性质.针对训练X17.5如解析图所示a b ab2.52解析 小电珠(2.5 V , 0.6 W)对应电阻为 R = Q = 10.4 Q,所以选“X 1 ”挡.0.6电流表的电阻也就几欧，与电压表几千欧相比， 小电珠的电阻算小电阻，所以电流表必须外接，伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须采用分压接法.从a端开始，电压为零，向1b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大.ab之间电流增加了 0.12

19、2 A，其他各段电流增加了0.03 A左右所以需要在 ab之间将电流分为 0.030 A、0.060 A、0.090 A，分别测出相应的电压值.【课时效果检测】1.C 小灯泡中的电流逐渐增大时灯丝的温度升高，其电阻率增大，导致电阻R增大.只 有C选项对.2 .见解析解析 滑动变阻器应采用分压式接法，如图所示3. (1)甲(2)U I曲线见解析变大 (3)0.21解析（1）从表中数据可看出，小灯泡两端电压可以从零开始调节，这说明滑动变阻器 应选用分压式接法，故应选用甲图.在方格纸上根据 U I数据描点、连线，其 U I图象如下图所示.随 U和I的增大,图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其

20、电阻变大.因流过电阻R的电流是流过灯泡 L2电流的两倍，则流过灯泡L1的电流是流过灯泡L2电流的3倍，而灯泡L1、L2两端的电压之和为 3 V，在(2)描出的U I图象中，找出一个电流I对应的电压Ui，再找出3I对应的电压 U2,直到Ui + U2 = 3 V为止.最后得出结果，流过灯泡Li的电流约为0.21 A.4. (1)A 2V1R1(2)电路图如下图所示(3)伏安特性曲线都是非线性的.小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电0.14 A，大于电流表 Ai阻值增大，而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻值减小解析(1)从图中所给的伏安特性曲线看出，最大电流不超过E且 |1=R1的量程，小于电流表 A2的量程，所以电流表选择A2.图中的最大电压不超过 V1的量程，且Vi的测量更精确，R1的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当,6=A = 0.4 A<1 A，而R2的阻值太大，所以选择R1.(2)待测元件的电阻满足RA<Rx15RV，所以选