描绘小灯泡的伏安特性曲线

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