专题试验描绘小灯泡的伏安特性曲线

②实验描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的（是什么）（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。二、实验原理（是什么）用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-1坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。三、实验器材（有哪些）小灯泡（3.8V,0.3A或（2.5Y0.6A）一个、电压表（0〜3V〜15V）与电流表（0〜0.6A〜3A）各一个、滑动变阻器（最大阻值20Q一个、学生低压直流电源（或电池组）、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。四、滑动变阻器的限流接法和分压接法（怎么接）.两种接法比较内容方式限流接法分压接法对比说明两种接法电路图口b一J%- 串、并联关系不同负载R上电压调节范围Ri!ER°WUWE0WUWE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围R%R0WI或0WIWER分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。.两种接法的选择（2）两种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式接法适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。

如果与很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。弓很大时，分压式接法中r几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。x①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流或电压)，则必须选用分压式接法。②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。③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。④两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。五、实验步骤(怎么做)(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，按图中的原理图连接好实验电路。U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)(4)拆除电路，整理仪器。六、数据处理(怎么办)(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，就得到小灯泡的伏安特性曲线。七、注意事项(有哪些)(1)电路的连接方式：①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8Y0.3A)的电阻很小，与0〜0.6A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：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化。(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡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灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。

(3)I-U图线在U0=1.0V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差。(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。)(4)当小灯泡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)误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线。八、误差分析(为什么)(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，要严格按照读数规则读数。(3)在坐标纸上描点、作图带来操作误差。考查实验原理与操作[典例1](2013.江苏高考)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Q。(1)准备使用的实物电路如图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)(2)现有10Q、20Q和50Q的定值电阻，电路中的电阻R1应选Q的定值电阻。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示。请指出图像中不恰当的地方。P/W2.01.5LI-IJ-J.1LI-rm-urrrm'TTrr匚匚口二图像中不恰当的地方。P/W2.01.5LI-IJ-J.1LI-rm-urrrm'TTrr匚匚口二IIClk1-1-4-44-kkm-i--t-t-i-rLUU.4.1LI-.如图甲所示是某实验小组测定电阻约为10Q的小灯泡的伏安特性曲线的电路图，图乙是他们按照图甲所示的电路在实物上连线的示意图，教师检查发现有一根导线的一端接错了地方，请你在图乙中的这根连线上画上“X”，并直接在图上画出这根导线的正确连线。(2012-安徽高考)图实一6—6为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。

（1）完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，;②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，；③断开开关，……根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。（2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。考查数据处理与误差分析[典例2]（2014.辽宁四校模拟）由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A.待测电阻器Rx（2.5V,1.2W）B.电流表A（0〜0.6A,内阻为1Q）C.电压表V（0〜3V,内阻未知）D.滑动变阻器（0〜10Q,额定电流1A）E.电源（£=3V,内阻r=1Q）F.定值电阻R0（阻值5Q）G.开关一个和导线若干（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在方框内画出实验电路图。（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UrN

其中，/是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线。（3）该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是 W。（结果保留2位小数）（2013•天津高考）要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3丫，并便于操作。已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V,内阻约1Q）； 电流表（量程为0〜250mA,内阻约5Q）；电压表（量程为0〜3V,内阻约3kQ）； 电键一个、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20Q,额定电流1A）B.滑动变阻器（最大阻值1750Q,额定电流0.3A）A B C D（2）实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。A B C D⑶实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V,内阻为5Q的电源两端，小灯泡消耗的功率是 W。5.太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。（1）为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图。（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I-U图像，由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻 （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为Q。

6.（2014.云南联考）有一个小灯泡上标有“4.8V,2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线。有下列器材可供选用:A.C.E.G.电压表VJ0〜3V,内阻3kQ）电流表A（0〜0.6A,内阻约1Q）定值电阻R2=15kQ学生电源（直流6V,内阻不计）B.D.F.H.电压表V2（0