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文档简介
现在是1页\一共有48页\编辑于星期六1.能描绘小灯泡的伏安特性曲线,并能分析曲线的变化规律.2.能处理相关的拓展性实验.现在是2页\一共有48页\编辑于星期六【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】1.用________测出流过小灯泡的电流,用________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.电流表电压表一条平滑现在是3页\一共有48页\编辑于星期六2.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“3.8V0.3A”的,正常发光时灯丝电阻约为13Ω,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.电路图如图所示.外接法分压式现在是4页\一共有48页\编辑于星期六【实验器材】学生电源(4~6V直流)、小灯泡“4V0.7A”或“3.8V0.3A”、电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)、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,连接好电路.(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.滑动变阻器断开零现在是5页\一共有48页\编辑于星期六3.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)现在是6页\一共有48页\编辑于星期六【数据处理】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.次数123456789101112电压U/V电流I/A现在是7页\一共有48页\编辑于星期六【实验结论】描绘出的图线是一条________.它的斜率随电压的增大而________,这表明小灯泡的电阻随电压(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IU图线不再是过原点的直线.曲线减小增大现在是8页\一共有48页\编辑于星期六【注意事项】1.电路的连接方式.(1)电流表应采用外接法,因为小灯泡(3.8V0.3A)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接法,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,滑动变阻器的滑片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.现在是9页\一共有48页\编辑于星期六3.I-U图线在U0=1.0V左右将发生明显弯曲,故在U0=1.0V左右描点要密,以防出现较大误差.4.电流表选择0.6A量程,电压表量程的选择视小灯泡的额定电压而定.即若使用“3.8V0.3A”的小灯泡,选用电压表的15V量程;若使用“2.5V0.6A”的小灯泡,则选用电压表的3V量程.5.当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录后马上断开开关.6.误差较大的点要舍去,IU图线应是平滑曲线而非折线.现在是10页\一共有48页\编辑于星期六【误差分析】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I值比真实值大.2.描绘IU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.现在是11页\一共有48页\编辑于星期六现在是12页\一共有48页\编辑于星期六典题演示1(2016·镇江一模)有一个额定电压为3.8V,额定功率约为1W的小灯泡,现要用伏安法描绘这只灯泡的I-U图线,有下列器材可供选用:A.电压表V1(0~6V、内阻约为5kΩ)B.电压表V2(0~15V、内阻约为30kΩ)C.电流表A1(0~3A、内阻约为0.1Ω)D.电流表A2(0~0.6A、内阻约为0.5Ω)E.滑动变阻器R1(10Ω、5A)实验仪器与电路的选择现在是13页\一共有48页\编辑于星期六F.滑动变阻器R2(200Ω、0.5A)G.蓄电池(电动势6V、内阻不计)H.开关、导线现在是14页\一共有48页\编辑于星期六(1)请在方框内画出该实验的原理电路图.(2)实验中,电压表选________,电流表选________,滑动变阻器选________.(用序号字母表示)(3)测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω;若将此灯泡与电动势12V、内阻为1Ω的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω的电阻.(结果保留两位有效数字)ADE1633现在是15页\一共有48页\编辑于星期六现在是16页\一共有48页\编辑于星期六现在是17页\一共有48页\编辑于星期六实验数据的处理与误差分析现在是18页\一共有48页\编辑于星期六A.电压表V(量程3V、内阻约3kΩ)B.电流表A1(量程1500mA、内阻约0.02Ω)C.电流表A2(量程500mA、内阻约0.6Ω)D.滑动变阻器R1(0~10Ω)E.滑动变阻器R2(0~100Ω)F.电源E(电动势4.0V、内阻不计)G.开关S和导线若干H.待测灯泡L(额定功率0.75W、额定电压未知)现在是19页\一共有48页\编辑于星期六(1)在实验过程中,B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,在下面图(a)所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中,电流表选________(填“A1”或“A2”);滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”).图(a)图(b)
A2
R1
现在是20页\一共有48页\编辑于星期六2.5(2.4~2.6均可)
灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)
现在是21页\一共有48页\编辑于星期六甲
现在是22页\一共有48页\编辑于星期六(2)用平滑的曲线连接各点,不要画成折线.
乙(3)根据图象结合P=UI=0.75W,看出额定电压约等于2.5V,这是因为灯泡在不放光时的阻值小于正常工作时的阻值.
现在是23页\一共有48页\编辑于星期六实验拓展与创新图1
现在是24页\一共有48页\编辑于星期六图2
(1)请根据图1将实物图2中未连接好的电路连接好.现在是25页\一共有48页\编辑于星期六
(2)由实物图可知,在闭合开关S前,滑动变阻器a的滑片应置于最________(填“左”或“右”)端.(3)实验一:在20℃的室温下,通过调节滑动变阻器,测量得到LED的U1U2曲线为图3中的a曲线.已知锂电池的电动势为3.77V,内阻不计,LED的正常工作电流为20mA,定值电阻R0的电阻值为10Ω,由曲线可知实验中的LED的额定功率为________W(结果保留两位有效数字),LED的电阻随着电流的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”).右0.066减小现在是26页\一共有48页\编辑于星期六图3
现在是27页\一共有48页\编辑于星期六(4)实验二:将LED置于80℃的热水中,测量得到LED的U1U2曲线为图3中的b曲线.由此可知:温度升高,LED的电阻将________(填“增大”“减小”或“不变”).【解析】(1)所连实物图如图所示.
减小现在是28页\一共有48页\编辑于星期六现在是29页\一共有48页\编辑于星期六现在是30页\一共有48页\编辑于星期六1.(2016·常州一模)某学习小组欲探究小灯泡(“3V1.5W”)的伏安特性,可提供的实验器材如下:A.电池组:电动势约4.5V,内阻可不计.B.双量程的电压表V1:量程为0~3V、内阻约为3kΩV2:量程为0~15V、内阻约为15kΩC.双量程的电流表A1:量程为0~0.6A、内阻约为1ΩA2:量程为0~3A、内阻约为0.1Ω现在是31页\一共有48页\编辑于星期六D.滑动变阻器R:阻值范围0~10Ω、允许通过最大电流为2A.E.开关S,导线若干.在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:(1)根据以上器材,用笔画线代替导线将实物图甲连接成完整电路.(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到________(填“A”或“B”)端.A
现在是32页\一共有48页\编辑于星期六甲
乙
现在是33页\一共有48页\编辑于星期六2.8~3.0
现在是34页\一共有48页\编辑于星期六【解析】(1)连线不要交叉,连线如图1所示.(2)保证开关闭合时,待测电路部分的电压从零开始变化,故滑片应移到A端.图1
现在是35页\一共有48页\编辑于星期六(3)描点后用平滑的曲线连接各点,不要画成折线.(4)小灯泡常温下的电阻应该取电压和电流较小时,图线的最左边一小段求解,取一个点用欧姆定律求解.图2
现在是36页\一共有48页\编辑于星期六A
左
现在是37页\一共有48页\编辑于星期六(4)利用表中数据,在图乙中画出小灯泡的U-I图线.现在是38页\一共有48页\编辑于星期六(5)他们在U-I图象上找到小灯泡工作电压为2.0V时的坐标点,计算此状态的电阻值时,小明提出用图象上该点的曲线斜率表示小灯泡的阻值;小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值.你认为________(填“小华”或“小明”)的方法正确.【解析】(1)为了使小灯泡两端电压可以从零开始调节,滑动变阻器采用分压式,应选择阻值小的变阻器.(2)小灯泡的阻值较小,采用电流表外接法,电压表的量程根据实验记录数据应选3V量程.小华
现在是39页\一共有48页\编辑于星期六(3)小灯泡两端电压需从零开始逐渐变大,故闭合开关前,滑片应滑至左端.甲
现在是40页\一共有48页\编辑于星期六(4)作图时应画成平滑的曲线,不要画成折线.
(5)计算电阻的数值应运用欧姆定律,小华正确.乙
现在是41页\一共有48页\编辑于星期六3.(2014·南师附中)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,现除了有一个标有“5V2.5W”的小灯泡,导线和开关外,还有:A.直流电源(电动势约为6V,内阻可不计)B.直流电流表(量程0~3A,内阻为0.1Ω)C.直流电流表(量程0~600mA,内阻为5Ω)D.直流电压表(量程0~15V,内阻为15kΩ)E.直流电压表(量程0~3V,内阻为6kΩ)现在是42页\一共有48页\编辑于星期六CEF现在是43页\一共有48页\编辑于星期六(3)某同学通过实验作出小灯泡的伏安特性曲线,如图甲所示.现把两个完全相同的这种小灯泡并联接到如图乙所示的电路中,其中电源电动势E=3V,内阻r=3Ω,则此时灯泡的实际功率为________W.(结果保留两位有效数字)甲
乙
0.39现在是44页\一共有48页\编辑于星期六现在
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