高考物理专题复习实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

1、2021高考物理专题复习实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线考纲要求小灯泡的伏安特性曲线知识梳理：1 .实验目的：测绘小灯泡的伏安特性曲线2 .实验原理：根据原理图从电压表和电流表上读出相应的电压根据金属电阻率随温度的升高而增大的特点,分析金属丝电阻的变化规律.3.器材：小灯泡(3.8V0.3A)一只,双量程电压表(03V-15V)、电流表(00.6A)各一块.滑线变阻器(020C)、低压电源、电键各一只,导线假设干,坐标纸.规格(3.8V0.3A)电阻较小,故测量电路应用安泡两端的电压从零开始,限制电路中滑线变阻器路V改变电压,直到额定电压到达3.0V以后要适时改变电压表的量程)表测出小灯泡在不同

2、电压下的电流.填入下表,注意闭合电键K以前应使变阻器滑动触头位于最左端.U/V00.20.40.60.81.01.2I/AU/V1.62.02.42.83.43.63.8I/A(3)用平滑的曲线连接各点,画出小灯泡的伏安特性曲线,注意在坐标轴上取刻度时应使图线占据尽量多的坐标纸以提升实验的精确度.(4)撤除电路,整理仪器.关于滑动变阻器限流与分压滑动变阻器的限流接法如图8-3-2a,与分压接法如图8-3-2b以下情况必须采用分压式接法：要求回路中某局部电路电流或电压实现从零开始可连续调节.用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值RO,且实验要求用电器电压变化范围较大.由于限流连接电压变化为：0

3、RE,范围RLrRO太小；分压连接电压变化为：0RE(RLQRO).相反,如果采用限流接法(a),由于滑rRO动变阻器的最大值RO太小,实际不能起到限流作用,也不利于调节数据.假设采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时,只能采U和电流I,绘出卜I图.4.电路连接：小灯泡培表外接法； 为使小灯,应接成并联分压电路.5.实验步骤：(1)按图8-3-1连接电(2)从0开始每隔0.23.8V,(注意当电压图8-3-1用分压接法.典例透析例1.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,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)I(A)0.120

4、.210.290.340.38U(V)0.20.40.60.81I(A)0.420.450.470.490.5U(V)1.21.41.61.82(1)在以下图方框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围010Q)电源、小灯泡、电键、导线假设干.(2)在右图中画出小灯泡的UI曲线.(3)如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0问：将此题中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；假设需作图,可直接画在第(2)小题的方格(3)作出U=E-Ir图线,可得小灯泡工作电流为0.35安,工作电压为0.80伏,因此小灯泡实际功率为0.28瓦回忆与拓展：

5、当将小灯泡接到电源两端时,小灯泡两端的电压应与电源两端的电压相同,而小灯泡中的电流也应与流过电源的电流一致,就是交点处的状态.例2.使用如图8-3-3所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率,并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方的关系曲线.小灯泡上标有“6V3W字样,电源是3个铅蓄电池串联组成的电池组,滑动变阻器的规格是“G2A.要求：把图8-3-3中实物连成实验电路；图8-3-5的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由.解：变阻器通常用来限制电路中的电流或电压,可以有限流与分压两种接法,根据题意,灯泡电阻约为dljg：!R=62Z3Q=12C,假设采用限流,即使变阻器阻值用到最大,上或

6、JSB灯泡电压最小值可达4V左右,其电压调节,范围约在4V4UW.呼也T-f6V间,显然不宜选取合理数据范围作电功率与图中)两端电压平方关系图线.而采用分压接法那么灯泡两端电压变化范围为0V6V间,便于选取数据作相应图线,至于电压表与电流表采用内接、外接,题目未给表的内阻,但实验学生用表在电阻为10Q左右时,内、 外接表误差差异不大,此题不作要求,连线时应注意量程选择与表与“、接线柱接法,接线如图8-3-4.图8-3-5中所绘图线,由横、纵坐标可知为PU2图线,小灯泡在点亮时灯丝温度可高达上千摄氏度.随电压升高,灯丝温度升高,相应电阻率增大,电阻增大,与相应电阻不变时的功率相比要减少,或者说由

7、P=11=2U2知,该图线斜率为1/R,随P增大,R增大,RR斜率1/R减小,因此D图可能正确,而B图对应斜率不变、即R不变的情况,与此题实际不符.例题3.如图8-3-6甲所示,为某一热敏电阻电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感的IU关系曲线图.1为了通过测量得到如下图的IU关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图,简要说明理由.电源电动势9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0100Q2在如图丁所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA定值电阻R1=250Q,由热敏112.0均 可 为 正 确 . 分 析 与 计 算 ：R1支 路 电 流 为I1=U/R1=36mA,R2支

8、 路 电 流 为34mA, 在IU曲 线 上 ,34mA对 应 的 电 压 大 约 为5.2V;热 敏 电 阻R=5.2/0.034=152.9Q,Rt+R2=9/0.034=264.7Q,所以R2111热敏温度计提出其它实例,只要合理就给分针对练习、根底题1.在描绘小灯泡伏安特性的实验中,以下做法错误的选项是：CDA.滑动变阻器与小灯泡串联,接成限流电路B.电流表和灯泡串联,电压表接在串联电路两端,即接成电流表内接电路C.接通电路后,使电压表的读数由小变大,但不超过额定电压,记下电压表、电流表的12组左右的数据.D.滑动变阻器接成分压电路图图8-3-5甲甲乙；理由：从IU图象看,电流与电压从

9、零值开始,图乙中的电压可以从0调到需的电压,调节范围较大或图丙中不能量0值附近的数据.5.2;111.8111.6电阻的IU关系曲线可知,热敏电阻两端电压为S83-5V,电阻R的阻值为Q.2.小灯泡的伏安特性曲线不是直线,这是由于:A.小灯泡是非纯电阻的电器B.任何导体的电阻率均随温度的升高而增大般随温度的升高而增大变阻器R1的最大电阻为200a,定值电阻R2=300定为8V,当开关S断开时,移动滑片P,R2两端是;当$闭合时,移动滑片P,R2两端是;3.28V、0-8V只标有“3.8V0.3A的小灯泡,用电流表和电压表的电流,从而计算出它在不同电压下的实际电阻的I-U图象如图8-3-8所示.

10、从图象看出,电压值越,这说明灯丝材料的电阻率随温度的升实验室提供的器材是： 电动势为6V,内阻很小的0-0.6-3A的直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值10的滑动变阻器；一只电键和假设干导线.(1)请画出正确的实验电路图；(2)并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置.解：曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻.由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大.这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大.正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆,电压低时电阻更小,所以应作为小电阻处理,测量局部应该用外接法.灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大,所以供电局部必须

11、采用分压电路.开始时电流表量程应选用0.6A,电压表量程应选用3V(快要超过3V时再改用15V量程),滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零.电路略.所示的电路中R1=R2=100Q,是阻值不随温度而灯泡L的伏安特性曲线如图8-3-10所示.电源电不计.求：开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯时,灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡率.K断开时,灯泡跟RI串联,电流相等,而且灯压之和等于100V.结合灯泡的伏安特性曲线,0.6A时,对应灯泡电压40V,R1分压60V,此为24W.合后,灯泡与R2并联,分压一定小于40V;当IL=0.50A,通过RI的电流为0.80A,R1分压

12、C.金属电阻的电阻率一D.以上说法均不正确3.如图8-3-7所示,滑线Q,A、B两端的电压恒的电压变化范围的电压变化范围4.某同学选用一测量它在不同电压下值.根据实验数据画出越高对应的实际电阻Wj而右铅蓄电池；量程5.如图8-3-9变的定值电阻.白炽动势E=100V,内阻当电键K断泡的实际电功率.当电键闭合图8-3-7的实际电功图-1.80V,那么总电压等于110V;UL=25V时,IL大约0.45A,那么总电流为0.70A,总电压为95V100V;取UL=27V,那么IL大约0.46A,那么总电流I=0.46+0.27=0.73A,Ri分压73V,总电压恰好100V.灯泡消耗电功率PL=UL

13、IL=0.4627W=12.4W6.自动恒温装置中,某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图8-3-11所示,这种材料具有发热和控温双重功能,答复以下问题：通电后,其电功率：A.先增大后减小B.先减小后增大C.一直不变D.无法当其产生的热量与A.t1B,t2C, t1至t2的某一值上D.大于t2某一值上7 .某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据：求：8 .两盏额定电压均为220V的白炽灯A、B的伏安特性曲线如图8-3-12所示,试求：确定散发的相等时,温度保持在：C灯丝电阻的变化情况是;这说明编 R12345678U(V)0.2 0.6 11.4 1.8 2.22.631(A

14、)00.1 0.1 0.1 0.2 0.190.20.21灯 泡 发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光在图1上画出IU图线.从图线上可以看出,当功率逐渐增大时,导体的电阻随温度升高而o图1U/V00.5 0.8 11.2 1.52I/A00.1 0.1 0.1 0.1 0.140.16U/V2.5 34566.3I/A0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2711.为了研究“3.8V0.3A小灯泡的电阻随电流变化(1)两盏灯正常发光时的电阻；(2)将它们并联后接在110V的电源上时通过两灯的电流；(3)将它们串联后接在220V的电源上时两灯的实际功率分别是多少?9 .用图8-3-13中所给的

15、实验器材测量一个“12V,5W的小灯泡在不同电压下的功率,其中电流表有3A、0.6A两挡,内阻可忽略；电压表有15V、3V两挡,内阻很大.测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V.按要求在实物图上连线(其中局部线路已经连好).0.3A,用以下所给的实验器材描绘出小灯电源E1：电动势为8.0V,内阻不计；电源E2：电动势为12.0V,内阻不计；电压表V:量程为010V,内阻约为10k电流表A1：量程为03A,内阻约为0.1Q电流表A2：量程为0300mA,内阻约为1Q;滑动变阻器R:最大阻值10额定电流1.0A;开关S,导线假设干.依照实验电路图8-3-15将图8-3-16中的实物图连

16、接成实验电路.实验中电源应该选用电路；电流表应该选用.实验测出的数据如下表所示,依照这些数据在图8-3-14所示的坐标纸中描绘出该小灯10.一个小灯泡的额定电压为6.3V,额定电流约为泡的伏安特性曲线,实验电路图所示.1A泡的伏安特性曲线.的规律,某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实验室可以提供的器材如下：直流电源E电动势约4V,内阻可不计；电流表A量程为00.6A,内阻约0.5Q;电压表V量程为05V,内阻约20kQ;滑动变阻器R1阻值010额定电流2A;滑动变阻器R2阻值0200Q,额定电流1.5A;电键S及导线假设干.实验测得的数据记录在下表中：U/V00.301.001.702.403.103.80I/A00.0740.1640.2100.2500.2840.3001请在图8-3-17坐标纸上画出小灯泡的U-I图线.2应选择的滑动变阻器为填写仪器符号y；:U/V081220*图8-3-195r根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路图,并在图中标出器材的符号.L 时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因.H:皿蠹一强里邕港丽gr一一盥:一蕊:一一一:4=:患一=:潸蹈腾痛型制.一普患第禺?