第二章 实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线

学校：包头市百灵庙中学学科：高二物理编写人：史殿斌审稿人：第二章恒定电流实验一：测绘小灯泡的伏安特性曲线探究式导学类教学设计1．实验器材：小灯泡、开关、导线、坐标纸、铅笔、。

2．实验电路：3．实验步骤：①按实验电路图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑至R的最端。

②闭合开关，移动变阻器的滑片到不同位置，并分别记下的示数。

③依据实验数据作出小灯泡的图线。

4．应注意的问题：①由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用接法。

②滑动变阻器的接法：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从零开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用连接。

③接线顺序为“先串后并”，即先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻组成串联电路，再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱，最后把并联到小灯泡两端。

④电表量程选择的原则是在保证测量值不超过量程的情况下，指针偏转角度越大，测量值的精确度通常越高。

因此也要保证测量值不低于。

⑤电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，通常在开始实验时，应通过调整滑动变阻器的滑动触头位置，使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流。

5．分组实验完成下列问题（1）请在虚线框中画出实验电路图（2）根据实验电路图连接下面的实物图（3）根据连接的实物图，连接好电路，测绘小灯泡的伏安特性曲线，将相关数据填入下表，并根据数据作图/V【典题强化】1．为研究小灯泡的伏安曲线的特性，选用小灯泡额定值为“3.0 V ，0.6 A ”，实验中有仪器：安培表、伏特表、电键、导线若干外；还需要 ________、__________、 。

（1）实验中用两电表测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流时，电路怎样连接才能使测得灯泡的电阻误差较小?为什么?（2）为使加在小灯泡的电压从零开始，能在较大的范围调节，滑动变阻器应采用怎样方式连接?画出相关的电路图。

（3）请根据你画的电路图，把图中的实验器材连成符合要求的实验电路。

第31讲实验、探究：描绘小灯泡的伏安特性曲线考情剖析(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A 代表容易，B代表中等，C代表难)知识整合实验流程图基础自测一、实验目的(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线．(2)定性了解温度对金属电阻率的影响．二、实验原理(1)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IU坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．(2)小灯泡(3.8 V0.3 A)的电阻较小，当它与电流表(0～0.6 A)串联时，电流表的分压影响很大，故为准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接．三、实验器材小灯泡(3.8 V0.3 A)一只，电压表(0～3 V～15 V)、电流表(0～0.6 A)各一只，滑动变阻器(20 Ω)一只，学生低压直流电源(或电池组)、电键一只、导线若干、坐标纸、铅笔．四、实验步骤(1)连接电路：将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键用导线连接成如图所示电路．注意：①电流表外接．②滑动变阻器接成分压式．电流表采用0.6 A量程，电压表，先用3 V量程，当电压超过3 V时换用15 V量程．(2)测出小灯泡在不同电压下的电流．①闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使电键闭合时小灯泡电压能从0开始变化，同时，这样做也防止电键刚闭合时电灯两端电压过大而烧坏灯丝及电表．②移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U 和电流I ，并将测量值数据填入表格．否则将出现很大误差．(3)画出伏安特性曲线：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． (4)拆除电路、整理仪器． 五、实验方法 1．数据处理 实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变化有规律，然后再对应地读电流值．在根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点分布疏密程度均匀一些．2．误差分析 (1)系统误差： 未考虑电压表的分流作用，造成电流表的读数比灯泡中的真实电流偏大． (2)偶然误差： 读数或作图不准确会产生偶然误差． 3．注意事项(1)实验前应先检查电流表、电压表是否指零，不指零时要先转动定位螺丝使指针指零． (2)为了保护元件不被损坏，连接电路时电键应断开，连好电路后，闭合电键前滑动变阻器的滑片应在图中的A 端．实验中，滑片向B 端移动时要注意不要让加在灯泡两端的电压超过灯泡的额定电压．(3)在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动触头位置．当电压指在额定电压处时，测出I 值后，要马上断开电键．(4)在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例要适当，尽量使测量数据对应的图线占满整个坐标纸．要用平滑曲线连接各点，不能用折线．重点阐述重点知识概述一、对伏安特性曲线的认识1．用I －U 曲线(或U －I 曲线)来描述导体或半导体的伏安特性时，要弄清楚特性曲线的物理意义，注意伏安特性曲线上每一个点所对应的一组U 、I 值为导体在该状态下的状态量，UI为该状态下导体的电阻，UI 为该状态下导体的电功率．2．注意I －U 曲线和U －I 曲线的区别，当导体伏安特性为非线性关系时，在每个电压下欧姆定律依然适用，即R ＝UI，只不过U 、I 改变，R 的值也随之改变．3．对于标准电阻，其伏安特性曲线为过原点的直线． 二、实验中要注意的问题1．实验前应先检查电压表、电流表是否指零，不指零时要调零． 2．电流表应采用外接法，滑动变阻器采用分压接法．3．闭合开关S 前，滑动变阻器触头应移到使小灯泡的电压为0的一端，可以使开关闭合时小灯泡电压从0开始变化，同时也可防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧断灯丝．4．本实验中电流表量程选择0.6 A，若使用“2.5 V0.6 A”小灯泡，电压表用3 V量程，若使用“3.8 V0.3 A”小灯泡则用15 V量程．5．U－I图线在U＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密．6．保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加到额定值，记录I、U后马上断开开关．7．画I－U图线时纵轴和横轴的标度要适中，使所描图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，用平滑曲线连接时，如果有个别偏离较远的点应该舍弃．三、误差分析1．系统误差；在实验时未考虑电压表的分流作用，造成电流表读数比灯泡中的真实电流大．2．偶然误差：在电压表和电流表读数时会造成偏差，另外作图不准确也会造成偶然误差，所以要多测几组数据以减小偶然误差．【典型例题】某同学利用如图所示的电路，研究加在标有“3.8V0.3A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下表所示的数据．(1)描绘出小灯泡的UI曲线．(2)比较U1＝1.0V和U2＝3.0V时小灯泡的电阻大小，并说明其原因．(3)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时，小灯泡的最大电阻是多少？最大电功率是多少？(4)通过小灯泡的电流等于零时，这个小灯泡的电阻是多少？温馨提示此题考查学生根据已知数据，正确作出图线，以及由图线上的点求电阻的能力．记录空间【变式训练】某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值．(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关，适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变．改(2)用待测电阻R x替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V.利用(1)中测绘的U－R图象可得R x＝Ω.随堂演练第1题图1．为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，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，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是图中的()ABCD2．如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是()第2题图A．此接法的测量值大于真实值B．此接法的测量值小于真实值C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D．开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最右端3．在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了如下器材：A．小灯泡(3 V,1.5 W)B．电压表(量程3 V，内阻20 kΩ)C．电压表(量程15 V，内阻50 kΩ)D．电流表(量程3 A，内阻0.2 Ω)E．电流表(量程0.6 A，内阻1 Ω)F．滑动变阻器(0～100 Ω，0.5 A)G．滑动变阻器(0～10Ω，2 A)H．学生电源(电动势4 V，内阻不计)Y．开关及导线若干实验中要求小灯泡上的电压从零开始调节且在不超过小灯泡额定电压的情况下尽可能精确测量多组对应的U－I值，则第3题图(1)上述器材中电压表应选择________；电流表应选择________；滑动变阻器应选择________(用器材前面的字母代号表示)(2)在下面的方框中画出实验的电路图并在实物图中连线．(注意：实物图中连线不允许交叉)4．有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特曲线，器材如下：电压表V(0～5 V，内阻约10 kΩ)电流表A(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)滑动变阻器R(0～10 Ω，2 A)学生电源(直流6 V)、开关及导线(1)使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在下面的方框中画出实验电路图．第4题图(2)某同学通过实验得到的数据画出了该灯泡的伏安特性曲线，如图所示，若用电动势为4.0 V、内阻为8 Ω的电源直接给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是________W．(保留两位有效数字)(3)P为图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是________A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小C．对应P点，小灯泡的电阻约为5.33 ΩD．对应P点，小灯泡的电阻约为24.0 Ω5．发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用，图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U和通过它的电流I的数据如表所示：A．电压表(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)甲B．电压表(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)C．电流表(量程0～50 mA，内阻约50 Ω)D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约1 Ω)E．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许最大电流3 A)F．电源(电动势6 V，内阻不计)G．开关，导线该同学做实验时，电压表选用的是________，电流表选用的是________(填选项字母)．(2)请在图乙中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整．(3)根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的伏安特性曲线．(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V，内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R＝________Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态(结果保留三位有效数字)．乙丙第5题图第31讲 实验、探究：描绘小灯泡的伏安特性曲线知识整合 重点阐述【典型例题】某同学利用如图所示的电路，研究加在标有“3.8V 0.3A ”的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下表所示的数据．由这些数据：(1)描绘出小灯泡的UI 曲线．(2)比较U 1＝1.0V 和U 2＝3.0V 时小灯泡的电阻大小，并说明其原因．(3)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时，小灯泡的最大电阻是多少？最大电功率是多少？(4)通过小灯泡的电流等于零时，这个小灯泡的电阻是多少？ 【答案】 (1)见解析 (2)随着温度升高，小灯泡灯丝的电阻率增大 (3)12.3Ω 1.178W (4)2Ω【解析】 (1)小灯泡的UI 图线如图所示．(2)R 1＝1.00.160Ω＝6.25Ω， R 2＝3.00.274Ω＝10.9Ω， R 1＜R 2，原因是随着电压的增大，通过小灯泡的电流增大，同时小灯泡的发热功率增加，随着温度的升高，小灯泡灯丝的电阻率增大，则灯泡的电阻增大．(3)由图象可知，电流、电压达到最大时，小灯泡的电阻最大，因此，小灯泡的最大电阻为：R max ＝U I ＝3.800.310Ω＝12.3Ω 此时的电功率也最大：P max ＝UI ＝3.80×0.310W ＝1.178W (4)由小灯泡的伏安特性曲线可知，当通过小灯泡的电流比较小时，可以看做是通过原点的一条直线，随着温度的增加，变成曲线，因此电流等于零时的电阻即为开始电流很小时的电阻R ＝U 1I 1＝0.1000.050Ω＝2Ω.变式训练 (1)见解析 (2)20【解析】 (1)先以实验得到的每一组(R ，U)数据描点，然后用平滑的曲线连接以上描点，得到U －R 图线如下：(2)对照U －R 图线，找到图线上U ＝2.00 V 点，读出其对应的R x ＝20 Ω.(19～21 Ω也可以)随堂演练1.C 【解析】 小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻R 增大，所以U －I 图线的斜率增大，故C 项正确．2.A 【解析】 由R 测＝U I＝R 真＋R A ，故A 正确，B 错误；电流表内接法，要求R R A ，故C 错误；开始实验时滑动变阻器滑动头应在最左端，使电压表读数由小到大变化，故D 错误．3.(1)B E G (2)电路图和实物连线图如图所示第3题图【解析】 (1)小灯泡额定电压为3 V ，额定功率为1.5 W ，即额定电流为0.5 A ，所以电压表应选择B ，电流表应选E.小灯泡正常工作时的电阻为6 Ω，为了便于调节，滑动变阻器选用G .(2)由于R ＜R 0·R x .电流表应选用外接法．实验中要求小灯炮上的电压从零开始调节且在不超过小灯泡额定电压的情况下尽可能精确测量多组对应的UI 值，滑动变阻器选择分压接法．4.(1)见解析 (2)0.42(±0.02) (3)A 、C 【解析】 (1)正常发光时，灯泡的电阻R 灯＝U 2P ＝8 Ω，由于R V R 灯＞R 灯R A，故应采用电流表外接法，要求从零开始多取几组数据，必须采用滑动变阻器分压式连接，电路图如图所示．第4题图(2)由E ＝U ＋Ir 可得：I ＝E r －1rU.将E ＝4.0 V ，r ＝8 Ω，代入上式，在I －U 图线中作出I ＝12－18U 图线，读出其与灯泡的伏安特性曲线交点的坐标，为(1.2 V ，0.35 A)，故小灯泡的功率为P ＝UI ＝0.42 W.(3)随电压的增大，灯泡的电阻在增大，A 正确，B 错误；对应P 点，小灯泡的阻值为R 灯＝2.40.45Ω＝5.33 Ω.C 正确，D 错误． 5.(1)A C (2)见解析图 (3)见解析图 (4)118(110～120均可)【解析】 (1)由U 、I 表中数据可以看出，电压表示数最大为2.80 V ，电流表示数最大为30 mA ，故电压表选用A ，电流表选用C.(2)因R V R x ＞R x R A应采用电流表外接方式，由表中数据可知．要使电压表示数从0开始调节，滑动变阻器应采用分压式连接方式，如图所示．第5题图(3)伏安特性曲线如图所示．(4)由U －I 图线可知，I ＝10 mA 时，二极管两端电压为1.82 V ，故R ＝E －U I＝118 Ω.。

绝密★启用前实验1：测绘小灯泡的伏安特性曲线规律总结：1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较上电压的RE2. 两种接法的适用条件(1)限流式接法：测量范围小，或者待测用电器阻值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．(2)分压式接法：测量范围大，或者待测用电器的电阻比滑动变阻器的总电阻要大．3.电流表的外接法和内接法的比较由于电压表、电流表并非理想电表，所以实验中要考虑电表的内阻。

大内偏大：测量大电阻用内接法，测量值比真实值偏大小外偏小：测量小电阻用外接法，测量值比真实值偏小本实验由于电压表的阻值比灯泡的阻值大得多，经过电压表的电流比灯泡的电流小得多，因此电流表的读数几乎接近经过灯泡的电流，所以本实验要用电流表的外接法。

一、单选题(共2小题,每小题5.0分,共10分)1.要描绘一个小灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下a．小灯泡，型号为“3 V，0.6 A”b．电流表（0~0.6 A，内阻约1 Ω）c．电压表（0~3 V，内阻约3 kΩ）d．直流电源（4 V，内阻不计）e．滑动变阻器（0~15 Ω）f．电键要求灯泡两端的电压从0开始连续调节，下列四个电路图应选哪一个？（）A．B．C．D．2.(多选)如图所示，甲、乙两图分别为测量灯泡电阻R的电路图，下列说法正确的是()A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B．甲中R测>R真，乙中R测<R真C．甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，就使R≪R V，故此法测较小电阻好D．乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫R A，故此法测较大电阻好二、多选题(共2小题,每小题5.0分,共10分)3.（多选）实验中可以利用滑动变阻器来改变用电器R L两端的电压，可以有图中（a）、（b）两种电路.用R0表示滑动变阻器的全部阻值，选择哪个电路更合适，以下叙述中正确的是（）A．若R0约为4R L，则采用电路（a）比较合适B．若R0约为4R L，则采用电路（b）比较合适C．若R0远小于R L，则采用电路（a）比较合适D．若R0远小于R L，则采用电路（b）比较合适4.(多选)如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是()A．Rx的测量值比真实值大B．Rx的测量值比真实值小C．Rx的真实值为99.8 ΩD．Rx的真实值为100.2 Ω分卷II三、实验题(共2小题,每小题10.0分,共20分)5.一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”字样．现用图示的器材测量该小灯泡的伏安特性曲线，(滑动变阻器最大阻值为10 Ω；电源电动势为6 V，内阻为1 Ω；电流表内阻为1 Ω，电压表的内阻为10 kΩ)．(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用__________(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器的连接方式应采用________(选填“分压式”或“限流式”)；(2)用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路(图中有三根导线已经接好)．6.有一个额定电压为3.8 V，额定功率约为1 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这只灯泡的伏安特性图线，有下列器材可供选用：A．电压表V1(0～6 V，内阻约为5 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，内阻约为30 kΩ)C．电流表A1(0～3 A，内阻约为0.1 Ω)D．电流表A2(0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(10 Ω，5 A)F．滑动变阻器R2(200 Ω，0.5 A)G．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)H．开关、导线（1）实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）(2) 实验中，电压表选，电流表选，滑动变阻器选．(请填写选项前对应的字母)(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(结果保留两位有效数字)；随着电压增大，温度升高，小灯泡的电阻．（填“增大”，“减小”或“不变”）(4)若将此灯泡与电动势12 V、内阻为1 Ω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)答案解析1.【答案】A【解析】描绘小灯泡的伏安特性曲线，用电压表测出灯泡电压，用电流表测通过灯泡的电流，滑动变阻器采用分压接法，因灯泡内阻为：，故灯泡内阻接近电流表内阻，故电流表采用外接法，故A正确，B、C、D错误.2.【答案】ACD【解析】甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法A正确；甲图实际测量值为灯泡和电压表并联之后的阻值，所以R测<R真，而乙图实际测量值为灯泡和电流表串联之后的值，所以R测>R真所以B错误；甲电路是由于电压表分流导致的实验误差，所以当R≪R V时，电压表分流较小，故此电路适合测量小电阻．反之则是乙图．所以C、D正确.3.【答案】AD【解析】若约为，根据串联电路分压规律可知，采用限流式接法，滑动变阻器调压范围大，故采用电路（a）比较合适，A正确，B错误；若远小于时，滑动变阻器采用分压式接法调压范围大，则采用电路（b）比较合适，故C错误，D正确．4.【答案】AC【解析】因为电流表和Rx直接串联，所以电流表读数I′等于流过Rx的真实电流I，电压表并联在电流表和串联电路的两端，故电压表读数U′大于Rx两端的真实电压U，所以Rx的测量值Rx′＝大于真实值Rx＝Rx，故A对．Rx的真实值为：Rx＝＝＝Ω＝99.8 Ω，故C对．5.【答案】(1) 外接分压式(2)如图：【解析】(1)对灯泡由R＝＝15 Ω，满足电压表内阻远大于小灯泡电阻，所以电流表应采用外接法；测量该小灯泡的伏安特性曲线，电压要从零开始，所以滑动变阻器的连接方式应采用分压式．(2)连接时导线不能交叉，并注意电流表应采用外接法，滑动变阻器的连接方式应采用分压式，如图所示：6.【答案】（1）B （2）ADE（3）16 Ω 增大（4）34【解析】（1）为描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，故应选E；灯泡额定电压为3.8 V，电压表应选择A，灯泡额定电流为：，电流表选择D，灯泡正常发光时的电阻：，电流表内阻为：，电压表内阻为，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路应选择图B所示电路；（2）由（1）分析可知，电压表选择A，电流表选择D，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器选择E；（3）由图示图象可知，随增大，增大，实际功率增大，灯泡温度升高，电压与电流表的比值增大，灯泡电阻增大；由图示图象可知，电压：时，电流，此时灯泡电阻：；（4）灯泡正常发光时，串联电阻两端电压，串联电阻阻值.。

一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律.二、实验原理1.用电流表测出通过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就可得到小灯泡的伏安特性曲线.2.小灯泡（3.8 V，0.3 A）的电阻很小，当它与电流表（量程为0.6 A）串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，即测出U、I的值，电流表应采用外接法；为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法.三、实验器材小灯泡（3.8 V，0.3 A）或（9 V，0.7 A）一只，电压表（0~3 V~15 V）、电流表（0~0.6 A~3 A）各一只，滑动变阻器一只，学生低压直流电源（或电池组）、开关一只、导线若干、坐标纸、铅笔.五、实验注意事项1.由于小灯泡的电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.2.因本实验要作出I-U图线，要求测出电压从零变化至U额的多组数据，因此滑动变阻器要采用分压式接法.3.开关闭合前滑动变阻器的滑片应移到图51-1中的A端，调节滑片时要注意电压不能超过小灯泡的额定值.4.实验中各组读数要选择均匀，间隔大致相等，作图时两坐标轴的标度要适当，使图线不会偏向一边或过小或过大.5.画I-U曲线时，不能画成折线，而应画成平滑的曲线，偏差较大的点应舍弃.一、仪器的选择与电路的设计1.电学实验中仪器的选择方法（1）基本原则①安全——不损坏实验器材.②精确——尽可能减少实验误差.③方便——便于实验操作、读数和数据处理.（2）实验仪器的选取①电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流.②用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流.③电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应指到满偏刻度的12至满偏之间的位置为宜.2.滑动变阻器的两种接法及选择方二、螺旋测微器2.原理：精密螺纹的螺距是0.5 mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01 mm.因此，从可动刻度旋转了多少等份就知道长度变化了多少个0.01 mm.用它测量长度，可以精确到0.01 mm，还可以估读到0.001 mm（即毫米的千分位），因此螺旋测微器又称为千分尺.3.读数方法：先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读），即有：测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度（注意单位为mm）.如图50-5所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为14.5格，最后的读数为：2.0 mm+14.5×0.01mm=2.145 mm.图50-54.注意事项（1）测量前需校对零点：先使测砧A与测微螺杆并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度是否重合，否则应加以修正.2）读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.（3）测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K′，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K ′，并拧紧固定旋钮.这样做既可以保护仪器，又能保证测量结果的准确.（2）在不知道Rx 、RV 、RA 的大约值时，可用试触法.如图50-8所示，触头分别接触a 、b ，如 表变化大，说明表分压大，应选外接法；如表变化大，说明 表分流大，应选内接法.2.电流表内接法与外接法的选择方法内接法外接法电路图误差 分析 电流表分压 U 测＝U x ＋U A 电压表分流I 测＝I x ＋I V 电阻 测量值 R 测＝U 测I 测＝R x ＋R A >R x测量值大于真实值R 测＝U 测I 测＝R x R VR x ＋R V <R x测量值小于真实值适用 条件R x >R A R VR x <R A R V(1)直接比较法：当R x≫R A时用内接法；当R x≪R A时用外接法．本实验一般选择3伏电源，3伏挡伏特表(内阻为3千欧或1千欧)，安培表0.6安挡(内阻约为0.1欧)，金属丝电阻大约5～10欧，显然应取外接法，但待测电阻往往很不直观，这就需要用下面两种方法确定测量电路．(2)临界值计算法：由误差理论知当R x＝R A R V时，内接法、外接法一样，我们称R A R V为临界值；R x>R A R V时，可用内接法；R x<R A R V时，可用外接法．(3)测试判断法：当R x、R A、R V大约值都不清楚就用测试判断法．如图1所示，将单刀双掷开关S分别接触a点和b点，若看到安培表示数变化比伏特表示数变化大，则说明伏特表分流影响较大，应该选内接法；若伏特表示数变化比安培表示数变化大，则说明安培表分压影响较大，应该选外接法．二、限流电路和分压电路1.限流电路如图3所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没有电流流过．该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R用两端的电压调节范围：U≥U用≥UR用R0＋R用；电流调节范围：UR用≥I用≥UR0＋R用.即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小．要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R0.另外，使用该电路时，在接通前滑片P置于电阻最大的位置．2.分压电路如图4所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R用并联后再与滑动变阻器的右边串联．注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且电流不相同．该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R用两端的电压调节范围为U≥U用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大．电流调节范围为ER用≥I用≥0.使用分压电路，当R0<R用时，调节性能好．通电前，滑片P置于A端，使U用＝0.3.两种用法的选择如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法：(1)用电器的电压或电流要求从零开始连续可调．(2)要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值小．(3)采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额定值．在安全(I滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载)、有效(调节范围够用)的前提下，若R用≤R0，原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可优先采用限流接法；而若R用≫R0，则只能采用分压电路．三、电表的选择与读数1.电表的选择实验中，电表的选择首先要估算电路中电流、电压的调节范围，依据电压、电流的调节范围选择电表．一般依据下列原则：(1)在不超过量程的前提下，选择小量程电表． (2)电表的读数一般不应小于量程的13.2.电表的读数方法最小分度是“1”的电表，测量误差出现在下一位，下一位按110估读，如最小刻度是1 mA 的电流表，测量误差出现在毫安的十分位上，估读到十分之几毫安．最小分度是“2”或“5”的电表，测量误差出现在同一位上，同一位分别按12或15估读．如学生用的电流表0.6 A 量程，最小分度为0.02 A ，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格读数，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2…9；学生用的电压表15 V 量程，最小分度为0.5 V ，测量误差出现在伏特的十分位上，。

一、测绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小灯泡的U 、I ，并绘出I －U 图象； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．实验器材小灯泡“3.8 V,0.3 A ”、电压表“0～3 V ～15 V ”、电流表“0～0.6 A ～3 A ”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．3．实验步骤(1)画出电路图(如图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路． (3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U 和电流值I ，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)数据处理①在坐标纸上以U 为横轴，I 为纵轴，建立直角坐标系． ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．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．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A. ②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．5．规律方法总结1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节围RER＋R0≤U≤E 0≤U≤E负载R上电流的调节围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2.(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(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)．(2)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)．3．注意事项(1)电流表外接法：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．(2)滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包括零在的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法．(3)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．(2)测量时读数带来误差．(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.例1 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V 0.7 A”；电流表A1，量程3 A，阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，阻r V＝9 kΩ；标准电阻R1，阻值1 Ω；标准电阻R2，阻值3 kΩ；滑动变阻器R，阻值围0～10 Ω；学生电源E，电动势6 V，阻不计；开关S及导线若干．①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.甲 乙图1②乙同学又设计了如图2所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________ V.图2 图3③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你 在乙同学的基础上利用所供器材，在图3所示的虚线框补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号． 答案 ①5 ②4 ③见解析图解析 ①电压表的示数U ＝2.30 V ，所以灯泡L 的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5 Ω.②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3 V 时，R 2两端的电压U 2＝U V r V R 2＝39 000×3 000 V ＝1 V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1) V ＝4 V.③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0 V ，电流表的量程应变为0.7 A ，因此将电压表V 与标准电阻R 2串联改装成量程为4.0 V 的电压表，将电流表A 2与标准电阻R 1并联改装成量程为0.6 A ＋0.6×0.21 A ＝0.72 A 的电流表．故虚线框实验电路如图所示．例2 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W ，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75 V＝1.22 V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的U－I图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3 V，阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，阻约0.6 Ω)D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)F．电源E(电动势4.0 V，阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70I/mA80155195227255279310图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于 1.23 V，其原因是________________________________________________________________________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡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)二、U—I图象的物理意义及其应用用图象表示物理规律具有直观、形象、简便、具体等显著优点，运用图象分析讨论某些物理问题不仅可以避免公式法繁锁的数字计算，而且可以对物理概念和物理规律理解更加深刻。

【高中物理】高中物理知识点：实验：测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、理解并检验灯丝电阻随温度升高而增大。

3、掌握仪器的选择和电路连接。

实验原理：1、根据部分电路欧姆定律，一纯电阻R两端电压U与电流I总有U=I?R，若R为定值时，U―I图线为一过原点的直线。

小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其电阻也就随温度的升高而增大。

而通过小灯泡灯丝的电流越大，灯丝的温度也越高，故小灯泡的伏安特性曲线（U―I曲线）应为曲线。

2、小灯泡（3.8V，0.3A）电阻很小，当它与电流表（0.6A）串联时，电流表的分压影响很大，为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接。

3、实验电路如图所示，改变滑动变阻器的滑片的位置，从电压表和电流表中读出几组I、U值，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象。

实验器材：小灯泡（3.8V，0.3A），电压表（0-3V-15V），电流表（0-0.6A-3A），滑动变阻器（20Ω），学生低压直流电源，电键，导线若干，坐标纸、铅笔。

实验步骤：1、如图所示连结电路安培表外接，滑线变阻器接成分压式。

电流表采用0.6A量程，电压表先用0～3V的量程，当电压超过3V时采用15V量程。

2、把变阻器的滑动片移动到一端使小灯泡两端电压为零3、移动滑动变阻触头位置，测出15组不同的电压值u和电流值I，并将测量数据填入表格。

4、在坐标纸上以u为横轴，以I为纵轴，建立坐标系，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，以所描图线充分占据整个坐标纸为宜。

）将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得小灯泡的伏安特性曲线。

4、拆除电路、整理仪器。

注意事项：1、实验过程中，电压表量程要变更：U<3V时采用0―3V量程，当U>3V时采用0―15V量程。

实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的 测绘小灯泡的伏安特性曲线．二、实验器材 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸． 三、实验原理用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流，建立U -I 坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线．为了尽可能多取些数据点并减小实验误差，应选用电流表外接法，滑动变阻器分压接法电路，因为小灯泡的电阻值较小． 四、实验步骤 1．连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路． 2．测出小灯泡在不同电压下的电流(1)闭合开关S 前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．(2)移动滑动变阻器触头位置，测出12组不同的电压值U 和电流值I ，并将测量数据填入表格. 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.83.画出伏安特性曲线(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． 4．拆除电路，整理仪器． 五、注意事项 1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与0～0.6 A 电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略．(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了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，滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化．同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．U / V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 A3．I-U图线在U＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差．4．电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小灯泡，选用电压表的15 V量程，若使用“2.5 V,0.6 A”的小灯泡，则选用电压表的3 V量程．5．保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关．6．误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线．六、误差分析1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差．2．在坐标纸上描点、作图带来误差．。

一、测绘小灯泡的伏安特性曲线宇文皓月1．实验原理(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．实验器材小灯泡“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．3．实验步调(1)画出电路图(如图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路．(3)丈量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右分歧的电压值U和电流值I，并将丈量数据填入自己设计的表格中．(4)数据处理①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．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．4．实验器材选取(1)原则：①平安；②精确；③操纵方便．(2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中实际最大电流．干电池中电流一般不允许超出0.6A.②用电器的额定电流不克不及小于通过该用电器的实际最大电流．③电压表或电流表的量程不克不及小于被测电压或电流的最大值．④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操纵来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．5．规律方法总结1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2.(1)限流式接法适合丈量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差未几或比滑动变阻器的总电阻还小)．(2)分压式接法适合丈量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．3．注意事项(1)电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此丈量电路必须采取电流表外接法．(2)滑动变阻器应采取分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包含零在内的电流、电压值，故控制电路必须采取分压式接法．(3)呵护元件平安：为呵护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超出其额定电压．4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并不是无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．(2)丈量时读数带来误差．(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.例1某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻r V＝9kΩ；尺度电阻R1，阻值1Ω；尺度电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行丈量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.甲乙图1②乙同学又设计了如图2所示的电路来进行丈量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________V.图2图3③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图3所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．答案①5②4③见解析图解析①电压表的示数U ＝2.30V ，所以灯泡L 的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5Ω. ②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3V 时，R 2两端的电压U 2＝UV rV R 2＝39000×3000V＝1V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1) V ＝4V.③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变成4.0V ，电流表的量程应变成0.7A ，因此将电压表V 与尺度电阻R 2串联改装成量程为4.0V 的电压表，将电流表A 2与尺度电阻R 1并联改装成量程为0.6A ＋0.6×0.21A ＝0.72A 的电流表．故虚线框内实验电路如图所示．例2物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W ，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75V＝1.22V．他们怀疑所得电压值禁绝确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，丈量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据丈量数据来绘灯泡的U－I图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)B．电流表A1(量程150mA，内阻约2Ω)C．电流表A2(量程500mA，内阻约0.6Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω)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)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.23V，其原因是_________________________________________________________ _______________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要丈量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75W，再结合图象可知U额＝2.5V；大于1.23V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡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)二、U—I图象的物理意义及其应用用图象暗示物理规律具有直观、形象、简便、具体等显著优点，运用图象分析讨论某些物理问题不但可以防止公式法繁锁的数字计算，而且可以对物理概念和物理规律理解更加深刻。

高二物理实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，并对其变化规律进行分析。

二、实验原理1.金属导体的电阻率随温度的升高而增大，导致金属导体的电阻随温度的升高而增大。

以电流I 为纵坐标，以电压U 为横坐标，描绘出小灯泡的伏安特性曲线I —U 图像。

2.小灯泡电阻极小，所以电流表应采用外接法连入电路；电压应从0开始变化，所以滑动变阻器采用分压式接法，并且应将滑动变阻器阻值调到最大。

三、实验器材小灯泡一盏，电源一个，滑动变阻器一个，电压表、电流表各一台，开关一个，导线若干，直尺一把。

四、实验步骤1.将电流表（0-0.6A ）、电压表机械调零（0-3v ）2.按照电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片P 移至A 端，如图：3.闭合开关S ，将滑片P 逐渐向B 端移动，观察电流表和电压表的示数，并且注意电压表示数不能超过小灯泡额定电压，取5-8组，记录数据，整理分析。

4.拆除电路，整理桌面，将器材整齐地放回原位。

以电流I 为纵坐标，以电压U 为横坐标，描绘出小灯泡的伏安特性曲线I —U 图像。

结论：七、实验结论1.小灯泡的伏安特性曲线不是一条直线。

2.曲线原因的分析：根据欧姆定理，IU R =应该是一条直线，但是那仅仅是理想电阻，R 是恒定不变的但是在现实的试验中，电阻R 是会受到温度的影响的，此时随着电阻本身通过电流，温度就会增加，R 自然上升，对于IU R =来说，R代表图线中的斜率，当R不变时，图像是直线，当变化时，自然就是曲线。

八、误差分析1.测量时未考虑电压表的分流，造成电流I的实际值大于理论值。

2.读数时没有读准确，在估读的时候出现误差。

3.描绘图像时没有描绘准确造成误差。

十、注意事项1.实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要调节定位螺丝使指针指零。

经过计算可知，小灯泡电阻较小，为了减小误差，电流表采用外接法，为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法；2.实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变换。

实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线[学习目标] 1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法.一、电流表的内接法和外接法的比较1.两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数U V＝U R＋U A＞U R电流表示数I A＝I RR测＝U VI A＞U RI R＝R真电压表示数U V＝U R电流表示数I A＝I R＋I V＞I RR测＝U VI A＜U RI R＝R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法：当R x≫R A时，采用内接法，当R x≪R V时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.(2)公式计算法当R x＞R A R V时，用电流表内接法，当R x＜R A R V时，用电流表外接法，当R x＝R A R V时，两种接法效果相同.(3)试触法：图1如图1，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.二、滑动变阻器两种接法的比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法调压范围ER xR＋R x～E(不计电源内阻) 0～E(不计电源内阻) 适用情况负载电阻的阻值R x与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值R x远大于滑动变阻器的总电阻R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1.实验原理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I －U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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图2所示.图22.实验器材学生电源(4～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.3.实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按图3所示的电路图连接好实物图.(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)(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.(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.次数12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材.4.数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系.(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点.(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.5.实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线.(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.6.注意事项(1)因I－U图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法.(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法.(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去.一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例1有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线.现有下列器材供选择：A.电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B.电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C.电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D.电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω，2 A)F.滑动变阻器(500 Ω，1 A)G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图3________(选填“甲”或“乙”)的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.图3(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________.(用序号字母表示).(3)请根据(1)中所选电路，把图4中所示的实验器材用实线连接成实物电路图.图4答案 (1)甲 描绘小灯泡的I －U 图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据 (2)A D E (3)如图所示解析 因实验目的是要测绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样小灯泡两端的电压可以从零开始调节，且能方便地测出多组数据.因小灯泡额定电压为4 V ，则电压表选0～5 V 的A ，而舍弃0～15 V 的B ，因15 V 的量程太大，读数误差大.小灯泡的额定电流I ＝0.5 A ，则电流表应选D.滑动变阻器F 的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用 部分的长度线性关系差，故舍去，则应选E.小灯泡电阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡电阻的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法.二、实验数据的处理例2 图5甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为3 V.图5(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.(2)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最________(选填“左”或“右”)端；②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；③记录如下8组U和I的数据，断开开关.根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.编号12345678U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发不亮微亮逐渐变亮正常发光光情况(3)数据分析：①从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是___________________.②图线表明导体的电阻随温度的升高而________.③小灯泡正常工作时的电阻约为________.(保留到小数点后一位)答案(1)见解析图(2)①左③见解析图(3)①先不变，后逐渐增大②增大③14.6 Ω解析(1)与实物电路相对应的电路图如图所示.(2)①为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端.③根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线如图所示.(3)①从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大.②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.③根据I－U图线可得电压U＝3 V时，I＝0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R＝30.205Ω≈14.6 Ω.1.首先要根据表中数据选择合适的标度；2.描点后用平滑的曲线连接，个别偏离较远的点应舍去.1.在图6中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是()图6A.甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B.甲中R测>R真，乙中R测<R真C.甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R≪R V，故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫R A，故此法测较大电阻好答案 B解析 题图甲叫做电流表的外接法，题图乙叫做电流表的内接法，A 正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R ＝UI 可知，R 测＜R 真；R 越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大.由R ＝UI 得R 测＞R 真，R 越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B 错误，C 、D 正确；故选B.2.在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡L 、量程恰当的电流表A 和电压表V 、直流电源E 、滑动变阻器R 、开关S 等，要求小灯泡两端电压从0开始变化. (1)实验中滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”).(2)某同学已连接如图7所示的电路，在连接最后一根导线的c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正.图7①________________________________________________________________________. ②________________________________________________________________________. 答案 (1)分压 (2)①开关S 不应闭合，应处于断开状态 ②滑动变阻器滑动触头P 位置不当，应将其置于b 端1.有一未知电阻R x ，为较准确地测出其阻值，先后用图1中甲、乙两种电路进行测试，利用甲图测得的数据是“2.8 V 5.0 mA ”，而用乙图测得的数据是“3.0 V4.0 mA ”，那么该电阻测得的较为准确的情况是( )图1A.560 Ω，偏大B.560 Ω，偏小C.750 Ω，偏小D.750 Ω，偏大答案 D解析 由于⎪⎪⎪⎪ΔU U ＝⎪⎪⎪⎪2.8－3.02.8＜⎪⎪⎪⎪ΔI I ＝⎪⎪⎪⎪5.0－4.05.0，即电流表的变化大，电压表的分流作用大，根据试触法的原则，可知用电流表内接法比较准确，用题图乙电路，此时电阻为R ＝U I ＝3.0 V4.0×10－3A＝750 Ω.在电流表的内接法中，测量值大于真实值，故选D. 2.要测绘一个标有“3 V 0.6 W ”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 V ，并便于操作.已选用的器材有： 电池组(电动势为4.5 V)；电流表(量程为0～250 mA ，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V ，内阻约3 kΩ)； 开关一个、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20 Ω，额定电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列图中的________(填字母代号).答案 (1)A (2)B解析 (1) 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V ，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器，故选A.(2)在(1)中已经明确了控制电路，然后要选择电流表的接法，题中R x R A ＝155＝3，而R V R x ＝3 00015＝200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知电路图应选用图B.3.图2是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.图2图3(1)根据图2在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图3中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V.所示读数为：①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________.答案见解析解析(1)由实物连接图可知电路图如图所示.(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10A ，②表示数为0.24 A ；电压表量程为3 V ，最小刻度为0.1 V ，应估读到0.01 V ，所以③表示数为2.00 V ，④表示数为0.28 V ，根据欧姆定律R 1＝U 1I 1＝2.00 V 0.24 A ≈8.3 Ω，R 2＝U 2I 2＝0.280.10 Ω＝2.8 Ω.4.“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，提供的实验器材有： A.小灯泡(额定电压为3.8 V ，额定电流约为0.3 A) B.电流表A(0～0.6 A ，内阻约为0.5 Ω) C.电压表V(0～6 V ，内阻约为5 kΩ) D.滑动变阻器R 1(0～10 Ω，2 A) E.滑动变阻器R 2(0～100 Ω，0.2 A) F.电源(6 V ，内阻不计) G.开关及导线若干(1)实验中滑动变阻器选________(填“R 1”或“R 2”).(2)该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表的读数从零开始变化，记录多组电压表的读数U 和电流表的读数I .请在图4甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.图4(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的U －I 图像，根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而________(填“增大”、“减小”或“不变”). 答案 (1)R 1 (2)如图所示 (3)增大解析“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验应该设计成分压电路，滑动变阻器选择阻值范围小的R1.由于小灯泡电阻小，采用电流表外接法.根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大.5.在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据，如图5是没有连接完的实物电路.(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)图5(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是________________________________________________________________________；(3)排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________端滑动(选填“左”或“右”)；(4)图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______________________________________. 答案(1)连线如图(2)c段导线断路或灯泡灯丝断了(3)右(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大解析(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法，这样能使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大，而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表和灯泡的左端连接好，只能将电压表与灯泡直接并联，采用电流表的外接法，这样误差较小.(2)由于整个电路分成两条支路，电压表这条支路无故障，而灯泡这个支路出故障，只能是灯泡的灯丝断了或c段导线断路所致，导致电压表直接接入干路，电阻过大，滑动变阻器无法控制电流，电流表几乎不偏转.(3)小灯泡的额定电压为2.5 V，要增大电压必须调节滑动变阻器，让滑动变阻器与小灯泡并联部分的电压增大，所以P要向右滑动.(4)从伏安特性曲线可以看出，电压升高时，电压表示数与电流表示数的比值增大，故曲线说明了灯丝的电阻随着温度升高而增大.。

小灯泡的伏安特性曲线实验报告小灯泡的伏安特性曲线实验报告引言：伏安特性曲线是电器工程中常见的实验，通过对电器元件的电压和电流之间的关系进行测量和分析，可以得到该元件的伏安特性曲线。

本实验旨在通过对小灯泡的伏安特性曲线进行测量和分析，探究小灯泡的电阻特性以及其在电路中的应用。

实验材料和方法：实验所需材料包括小灯泡、电压表、电流表、直流电源以及导线等。

实验方法如下：1. 将小灯泡与电路连接，其中电压表并联在小灯泡两端，电流表串联在小灯泡的一端。

2. 调节直流电源的电压，从0V开始逐渐增加，同时记录电压表和电流表的读数。

3. 每隔一定电压间隔，记录相应的电流值，直至小灯泡熄灭。

实验结果：根据实验数据绘制小灯泡的伏安特性曲线图，可以得到如下结果：1. 在小灯泡未点亮时，电流几乎为零，随着电压的增加，电流逐渐增大。

2. 当电压达到一定值时，小灯泡开始点亮，此时电流急剧增加。

3. 随着电压的继续增加，小灯泡的亮度逐渐增强，电流也随之增大。

4. 在小灯泡达到最大亮度时，电流达到峰值，此时小灯泡的电阻最小。

5. 当电压继续增加，小灯泡的亮度开始减弱，电流逐渐减小。

6. 当电压达到一定值时，小灯泡熄灭，此时电流几乎为零。

讨论与分析：通过对小灯泡的伏安特性曲线进行分析，可以得到以下结论：1. 小灯泡的电阻特性：从伏安特性曲线可以看出，小灯泡的电阻随着电压的增加而减小，当电压达到一定值时，小灯泡的电阻最小。

这是因为在小灯泡点亮之前，灯丝的电阻非常大，所以电流几乎为零；而当电压增加到一定值时，灯丝开始加热，电阻减小，从而导致电流增大。

2. 小灯泡的亮度与电流的关系：从伏安特性曲线可以看出，小灯泡的亮度与电流呈正相关关系。

随着电流的增大，小灯泡的亮度也增强；而当电流减小时，小灯泡的亮度也随之减弱。

3. 小灯泡的工作范围：从伏安特性曲线可以看出，小灯泡只在特定的电压范围内工作，当电压过低或过高时，小灯泡将无法点亮或熄灭。

这是因为小灯泡的工作需要一定的电压和电流条件，只有在这个范围内，小灯泡才能正常工作。