测绘小灯泡的伏安特性曲线及U—I图象的物理意义

实验一：测量小灯泡的伏安特性曲线一、实验原理根据伏安法测电阻，测出多组U-I值，然后做出U-I图像。

线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率是线性元件的电阻；非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线。

二、实验的考察层次层次1：仪器的读数（电压表和电流表的读数）层次2：实验电路图。

滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。

层次3：仪器的选择：滑动变阻器选小电阻。

层次4：数据处理。

设计坐标，做U-I图像，或者I-U图像，计算电阻。

层次5：电表量程不够时需要改装电表（改装电压表所需的电阻与电压表内阻几乎相当，改装电流表所需的电阻与电流表内阻几乎相当）【2016 天津与2012 四川相似度很高】三、高考题呈现的特点1.主要考察了电路图的分压接法电路图及实物图的连接。

2.仪器的选择问题，滑动变阻器的选择【电压表根据小灯泡的额定电压选择，电流表根据小灯泡的额定电流选择，滑动变阻器选小电阻】3.内外接法的误差分析4.根据测出的数据做U-I图像（注意图像都是曲线）【典型立体剖析】考点1：实验原理和仪器选择★★[例1]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A．小灯泡：规格为“3.8 V0.3 A”B．电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.5 ΩC．电流表：量程0～3 A，内阻约为0.1 ΩD．电压表：量程0～5 V，内阻约为5 kΩE．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 AF．电池组：电动势6 V，内阻约为1 ΩG．开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节，因此电流表应选________．(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将如图所示的器材连成实物电路．答案(1)B(2)见解读图解读(1)因小灯泡的额定电流为0.3 A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选B.(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物电路如图乙所示．★★[例2]有一个小灯泡标有“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，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(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)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．解读因实验目的是要描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，故采用如图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．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，小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选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，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．答案(1)描绘小灯泡的I—U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E (3)如下图所示．考点2：数据处理及误差分析★★★【例3】图中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材．（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图1中的实验电路图连接完整．（2）开关S闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于_____端．（选填“A端”、“B端”或“AB中间”）（3）实验中测得有关数据如下表：根据表中的实验数据，在图2中画出小灯泡的I-U特性曲线．【说明】：1.实验原理图2.数据描点，画图★★【例4】用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡标有“6 V 3 W”的字样，铅蓄电池的电动势为8 V，滑动变阻器有两种规格：R1标有“5 Ω2 A”，R2标有“100 Ω20 mA”．各电表的量程如图甲所示．测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．(1)滑动变阻器应选用__________；分压接法选小电阻(2)用笔画线代替导线，把图甲中的实物连成实验电路(有部分连线已接好)；(3)测量时电压表示数如图乙所示，则U＝________ V；(4)某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的I－U图像．分析图像不是直线的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案(1)R1(2)实验电路如图所示(3)4.0(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大解读(1)由于电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如果选用R2，滑动变阻器中的电流会超过20 mA，故选R1.(2)实验电路中电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法．(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大．【高考题赏析】1.★【2009 天津 3 6】为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图甲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。

《测绘小灯泡的伏安特性曲线》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•实验目的•实验原理•实验器材•实验步骤•实验结果与分析•实验结论与展望01实验目的灯泡的伏安特性曲线是用来描述灯泡的电流和电压之间的关系曲线。

通过本实验，可以深入理解灯泡的伏安特性及其与电路参数之间的关系。

灯泡的伏安特性曲线可以反映灯泡在不同电压下的亮度、功率和电阻等性质，对于优化灯泡的使用和设计具有重要意义。

了解灯泡的伏安特性通过本实验，可以学习并掌握基本的测绘方法，包括如何使用仪表、如何读数、如何记录数据等。

通过测绘实践，可以加深对理论知识的理解和掌握，提高解决实际问题的能力。

掌握测绘的基本方法本实验涉及到的实验操作包括电源的接入、电阻的测量、灯泡的更换等，通过这些操作可以提高实验操作能力和技能。

在实验过程中，需要认真观察、记录和分析数据，这有助于培养科学思维和实验能力。

提高实验操作能力02实验原理描述导体或半导体元件的电压与电流关系的曲线。

伏安特性曲线的概念伏安特性曲线伏安特性曲线为直线，电阻保持恒定。

线性元件伏安特性曲线为曲线，电阻随电压改变。

非线性元件灯泡电阻随灯泡两端电压的增加而增加。

灯泡伏安特性曲线描述小灯泡两端电压与通过其电流的关系。

灯泡发光效率随电压增加而提高，但电压过高会损坏灯泡。

灯泡的伏安特性曲线1测绘的基本原理23伏安表、电源、滑动变阻器、开关、小灯泡等。

测绘仪器连接电路图，调整滑动变阻器滑片，控制小灯泡两端电压，记录伏安表的示数。

测绘步骤根据测绘数据绘制伏安特性曲线，分析曲线特征。

数据处理03实验器材小灯泡小灯泡的额定电压通常为2.5V、3V、4.5V、5V等。

额定电压额定功率灯丝材料发光颜色小灯泡的额定功率通常为0.25W、0.3W、0.5W、0.75W等。

小灯泡的灯丝通常由钨丝或其它金属制成。

小灯泡的发光颜色通常为白色、黄色、蓝色等。

类型电压范围电流本实验所用的电源电压范围为0-6V。

本实验所用的电源电流为0-2A。

《测绘小灯泡的伏安特性曲线》实验说课稿竹溪一中张弼评委老师好，我是来自竹溪一中的张弼，我说课的题目是《测绘小灯泡的伏安特性曲线》实验。

我将从教材分析、教法学法、教学程序设计三方面进行说课.首先来进行教材分析。

1.地位和作用本节课出自人教版选修3—1第二章第三节,测绘小灯泡的伏安特性曲线实验是高中阶段最重要的电学实验之一 ,是高考中的热点，电路稍加变化,就会变成一个新的实验,几乎每年都考。

测绘小灯泡的伏安特性曲线及电路分析，是命题的热点.学好这部分知识,可以为以后做电学实验题,特别是为设计实验电路埋下伏笔.2。

教学目标本着面向全体学生的原则，为学生终身发展，应对现代社会和未来社会的挑战奠定基础，认真落实物理学科的核心素养.通过学习，学生应具有实验探究意识，能正确实施实验探究方案，具有分析论证的能力，合作与交流的意愿与能力.为此,确定了本节实验的教学目标是：通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验，初步掌握利用分压电路改变电压的基本技能，学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。

3.学情分析知识层面：学生学习了欧姆定律，知道了电阻是导体本身的属性,与两端是否有电压、通过的电流大小无关。

能力层面：学生已具备一定的实验操作技能，基本会用电学实验器材和在不估读情况下读取电表的读数.4。

教学重难点1教学重点是：小灯泡的伏安特性曲线的测绘及曲线变化规律的分析。

教学难点是：(1）实物连接；(2)图像中I—U曲线的特点。

那么究竟怎样来完成本节课的任务呢？下面说一下本节课的教法与学法.1。

教法:本实验是研究性学生实验，采用了启发式教学法，分组实验探究法，讨论分析法结合多媒体辅助教学。

2。

学法：学生在所创设的物理情境中,通过合作交流,动手实验，分析归纳等方法,促进学生自主学习,变学会为会学，真正成为学习的主人.研究教法和学法是搞好教学的前提和基础，而合理安排教学流程，则是教学成功的关键一环。

下面来说一下本节课的教学程序设计。

在新课引入时,我是这样进行的：前一节我们学习了欧姆定律和导体的伏安特性曲线,知道了线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线,而非线性元件的伏安特性曲线不是直线，那么小灯泡的伏安特性曲线是不是直线呢？这节课我们就一起来探究测绘小灯泡的伏安特性曲线.在进行新课,电路的选择时,由于电流表的接法和滑动变阻器的接法在第四节课后习题才涉及到，就直接给出实验电路，这是学生第一次做恒定电流实验，为了突破本节课的难点(1）实物连接,要求学生先在在草稿纸上进行实物连线.根据学生连线情况，再引导分析。

《描繪小燈泡の伏安特性曲線》の實驗報告一、實驗目の描繪小燈泡の伏安特性曲線，並對其變化規律進行分析。

二、實驗原理1.金屬導體の電阻率隨溫度の升高而增大，導致金屬導體の電阻隨溫度の升高而增大。

以電流I為縱坐標，以電壓U為橫坐標，描繪出小燈泡の伏安特性曲線I —U圖像。

2.小燈泡電阻極小，所以電流表應采用外接法連入電路；電壓應從0開始變化，所以滑動變阻器采用分壓式接法，並且應將滑動變阻器阻值調到最大。

三、實驗器材小燈泡一盞，電源一個，滑動變阻器一個，電壓表、電流表各一臺，開關一個，導線若幹，直尺一把。

四、實驗電路五、實驗步驟1.按照電路圖連接電路，並將滑動變阻器の滑片P移至A端，如圖：2.閉合開關S，將滑片P逐漸向B端移動，觀察電流表和電壓表の示數，並且注意電壓表示數不能超過小燈泡額定電壓，取8組，記錄數據，整理分析。

3.拆除電路，整理桌面，將器材整齊地放回原位。

六、實驗數據實驗次數ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧU(伏/V) 0.200 0.600 1.000 1.400 1.800 2.200 2.600 3.000 I(安/A) 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 七、實驗結果以電流I為縱坐標，以電壓U為橫坐標，描繪出小燈泡の伏安特性曲線I—U圖像。

八、實驗結論1.小燈泡の伏安特性曲線不是一條直線。

2.曲線原因の分析：根據歐姆定理，IU R =應該是一條直線，但是那僅僅是理想電阻，R 是恒定不變の 但是在現實の試驗中，電阻R 是會受到溫度の影響の，此時隨著電阻本身通過電流，溫度就會增加，R 自然上升，對於IU R =來說，R 代表圖線中の斜率，當R 不變時，圖像是直線，當變化時，自然就是曲線。

九、誤差分析1.測量時未考慮電壓表の分流，造成電流I の實際值大於理論值。

2.讀數時沒有讀准確，在估讀の時候出現誤差。

3.描繪圖像時沒有描繪准確造成誤差。

十、注意事項1.實驗前注意檢查電表是否指零，如果不指零，要調節定位螺絲使指針指零。

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。

实验描绘小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率1．(6分)(2010·某某理综)为探究小灯泡L的伏安特性，连好图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U－I图象应是( )【解析】此题考查了学生实验——描绘小灯泡的伏安特性曲线，意在考查考生对实验数据的分析处理能力．由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，随着灯泡两端电压逐渐增大，灯丝温度升高，其电阻逐渐增大，如此在U－I图象中斜率应逐渐增大，故C正确．【答案】 C2．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞时，采用如下列图的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，如下原因可能的是( )A．小灯泡中灯丝已烧断B．滑片接触不良C．灯泡内部短路D．滑动变阻器A端接触不良【答案】 C3．(6分)某同学用两种导电元件分别研究它们的导电性质，他根据实验中所测的数据，分别绘测了I－U图线，如下列图，如下判断正确的答案是( )A．只有图甲正确B．只有图乙正确C．图甲、乙都可能正确 D．图甲、乙都一定不正确【解析】甲图说明该导电元件随着温度的升高电阻不发生变化，热稳定性好，这是可能的．乙图的斜率越来越小，说明该导电元件的电阻随着温度的升高电阻越来越大，这也是可能的．【答案】 C4．(6分)加在一个标有“220V 60W 〞字样的白炽灯泡两端的电压U 由零逐渐增大到220V ，在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图象表示．在如下四个图象中，可能符合实际情况的是( )【答案】 B5．(6分)现要测定一个额定电压4V 、额定功率1.6W 的小灯泡(图中用⊗表示)的伏安特性曲线．要求所测电压范围为0.1V ～4V.现有器材：直流电源E (电动势 4.5V ，内阻不计)，电压表V(量程 4.5V ，内阻约为4×104Ω)，电流表A 1(量程250mA ，内阻约为2Ω)，电流表A 2(量程500mA ，内阻值约为1Ω)，滑动变阻器R (最大阻值约为30Ω)，电键S ，导线假设干．如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是________，下面两个电路应该选用的是______．【解析】 此题考查用电流表和电压表测小灯泡电阻的实验方法，并考查学生分析实验，根据实验要求确定电流表的内、外接法与滑动变阻器的两种接法．由P ＝U 2R 得R 灯＝421.6Ω＝10Ω， I m ＝4.510A ＝0.45A ＝450mA ，所以选A 2. 根据电流表、电压表内阻与小灯泡电阻之间的关系，R 灯＝10Ω<R V ·R A ＝200Ω，应选用电流表外接法，应当选甲电路．【答案】 A 2 甲6．(10分)(2009·高考江苏卷)有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L 和两底面直径d 、D 有关．他进展了如下实验：(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d 、D 和长度L .图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L ＝__________cm.(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是__________．(用标注在导线旁的数字表示)(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R ＝6.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L 、直径分别为d 和D 的圆柱状合金棒的电阻分别为R d ＝13.3Ω、R D ＝3.38Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R 满足R 2＝R d ·R D ，由此推断该圆台状合金棒的电阻R ＝__________.(用ρ、L 、d 、D 表示)【解析】 此题主要考查游标卡尺的使用、电路图的连接、测电阻，意在考查考生对根本仪器、根本电路的掌握情况，同时考查了探究电阻与各物理量的关系．游标卡尺的读数为9.940cm ，电压表应测金属棒两端电压，导线⑥连接出现错误，根据公式可得电阻值．【答案】 (1)9.940 (2)⑥ (3)4ρL πdD7．(10分)在“测定金属的电阻率〞的实验中，如提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1mm ，长度约为80cm ，阻值约为3Ω.使用的电压表有3V(内阻约为3kΩ)和15V(内阻约15kΩ)两个量程，电流表有0.6A(内阻约为0.1Ω)和3A(内阻约为0.02Ω)两个量程．供限流用的滑动变阻器有A ：0～10Ω；B ：0～100Ω；C ：0～1500Ω三种．可供选择的实验电器有如图甲、乙两种．用螺旋测微器测金属丝的直径如下列图，如此(1)螺旋测微器的示数是________mm.(2)为减小电阻的测量误差，应选用图中的________图所示的电路．(3)为了测量便于调节，应选用编号为________的滑动变阻器．(4)电压表的量程应选用________V.(5)电流表的量程应选用________A.【答案】 (1)0.806(0.804～0.808均可)(2)乙 (3)A (4)3 (5)0.68．(10分)(2007·高考重庆理综)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的实验中，用导线a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 按如下列图方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：(1)假设电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，如此断路的导线为________；(2)假设电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，如此断路的导线为________；(3)假设反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，如此断路的导线为________．【解析】此题考查的是实物图连接的串并联关系，应先由实物图画出电路图，两图相互结合找到断路的导线．(1)电压表有示数，电流表无示数，一定是灯泡两端附近导线断路．假设c线断，两表都无示数，h线断，电流表有示数，电压表无示数，d线断，如此符合题意．(2)电压表无示数，电流表有示数，一定是电压表两端附近导线断路，d线断，电压表有示数，电流表无示数，h线断，如此电流表有示数，电压表无示数．(3)调节滑动变阻器，电压表、电流表示数变但不能为零，一定是滑动变阻器由分压式接法变为限流式接法，只能是g导线断开．【答案】(1)d(2)h(3)g9．(10分)(2010·潍坊调研)某实验小组想较准确地测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室可提供如下器材A．待测线圈L(阻值约为5Ω)B．电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C．电压表V(量程为0～3V，内阻约为6kΩ)D．变阻器R1(阻值变化范围为0～10Ω)E．变阻器R2(阻值变化范围为0～1kΩ)F．电池E(电动势约6V，内阻不计)G．两个开关S1、S2，导线假设干其中有两位同学分别设计了如图甲、乙所示的电路．(1)为了使测量的数据较准确，应选________图所示的电路进展测量，滑动变阻器应该选________．(2)某同学实验步骤如下：A．按选出的电路图和实验器材，连接好实验电路；B．合上S1、S2，移动滑动变阻器的触头到适当位置，稳定后读出电流表和电压表的示数；C．移动滑动变阻器触头到不同位置，每次稳定后读出电流表、电压表的示数；D．先断开S1，再断开S2，然后拆除实验装置，整理好实验器材．上述实验过程中不妥一步是________；应改为______________________．【答案】(1)甲 D (2)D 先断开S2，再断开S110．(10分)(2008·临沂模拟)在“测定金属的电阻率〞的实验中，待测金属导线的电阻R x约为5Ω.实验室备有如下实验器材A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)E．滑动变阻器R1(0～100Ω，0.3A)F．滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线假设干(1)为提高实验准确度，减小实验误差，应选用的实验器材有________．(2)为减小实验误差，应选用如下图中________(填“甲〞或“乙〞)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来．(3)假设用刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm，两电表的示数分别如下列图，如此电阻值为________Ω，电阻率为______．【答案】(1)ADEGH (2)乙实物连接如图(3)2.4 1.27×10－6Ω·m11．(10分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的实验中，使用的小灯泡为“6V3W〞，其他供选择的器材有：电压表(量程为6V，内阻为20kΩ)；电流表(量程为3A，内阻为0.2Ω)；电流表(量程为0.6A，内阻为1Ω)；变阻器R1(0～1000Ω，0.5A)；变阻器R2(0～20Ω，2A)；学生电源E(6～8V)；开关S与导线假设干．实验中要求在电压表0～6V的范围内读取并记录12组左右不同的电压值U和对应的电流值I ，以便作出伏安特性曲线，如此在上述器材中，电流表应选________，变阻器应选________．在虚线框中画出此实验的电路图．【解析】 灯泡的额定电流I e ＝P U ＝36A ＝0.5A ，故电流表应选；因灯泡的电压要从零开始变化，故应采用分压电路；在满足安全的前提下，据方便操作的原如此，变阻器应选R 2.【答案】 R 2 电路图如下列图【总结提升】 要掌握“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的实验电路特点，实验中描绘出的曲线反映了小灯泡的电阻随着电压的升高而增大的规律．12．(10分)(2008·高考重庆卷)某研究性学习小组设计了如图甲所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系．图甲中E 为直流电源，K 为开关，K 1单刀双掷开关，V 为电压表，A 为多量程电流表，R 为滑动变阻器，R x 为待测稀盐水溶液液柱．①实验时，闭合K 之前应将R 的滑片P 置于________(填“C 〞或“D 〞)端；当用电流表外接法测量R x 的阻值时，K 1应置于位置________(填“1〞或“2〞)．②在一定条件下，用电流表内、外接法得到R x 的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化)．实验中R x 的通电面积为20cm 2，长度为20cm ，用内接法测得R x 的阻值是3500Ω，如此其电阻率为________Ω·m，由图乙中对应曲线________(填“1〞或“2〞)可得此时溶液浓度约为________%(结果保存2位有效数字)．【解析】 ①滑动变阻器是分压作用，为保护仪表，开始滑片P 置于D 端，电流表外接法测R x 阻值时，K 1应置于1位置．②由R x ＝ρL S 得，ρ＝R x S L ＝3500×20×10－420×10－2Ω·m ＝35Ω·m因为R x ＝3500Ω，根据常识知，这一阻值远大于电流表内阻，而与电压表内阻较接近，所以选用电流表内接法误差较小，测量较准确，曲线1对应的较准确，所以曲线1对应内接法．由曲线1可得此时溶液浓度约为0.12%.【答案】 ①D 1 ②35 1 0.012 (0.11～0.014间的数据)。

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上电压的调节范围RER＋R0≤U≤E 0≤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内的电流、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，内阻并非无穷大，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 V0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，内阻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，阻值范围0～10 Ω；学生电源E，电动势6 V，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所示的虚线框内补画出实验电路图，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 ＝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0.75 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，内阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，内阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，内阻约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，内阻不计)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。

高考题精解分析：50描绘小灯泡的伏安特性曲线实验高频考点：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验动态发布：2011·福建理综卷21题（2）、2010浙江理综第21题、2010安徽理综第21题命题规律：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验是高考考查的重点和热点，考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的试题综合性强、难度中等。

命题分析考查方式一定性考查回旋加速器【命题分析】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。

画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路。

高考考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验难度中等。

例1（2011·福建理综卷21题（2））某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。

（填选项前的字母）A.直流电压10VB.直流电流5mAC.欧姆×100D.欧姆× 1②该同学采用图甲所示的电路进行测量。

图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω,额定电流1.0A），L为待测小电珠，○V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），○A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。

Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_ 端；（填“左”或“右”）Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）Ⅲ. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。

（填“不变”、“增大”或“减小”）【解析】：由于小电珠的电阻一般不大，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至欧姆×1，选项D正确。

描绘小灯泡的伏安特性曲线实验报告[实验目的]掌握用伏安法研究非线性电阻伏安特性的方法。

[实验原理]1．据部分电路的欧姆定律知，在纯电阻电路中，电阻R两端的电压U与电流I成正比，即U=IR，其U—I图线是一条过原点的直线．由于小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，其电阻也随着温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线．2．实验中选用“3.8 V，0.3 A”的小灯泡，故电流表的量程选用0．6 A，电压表的量程选用15V．由于这种规格的小灯泡的电阻很小，当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，为了减小实验误差，应采用电流表“外接法”．本实验中，为了使小灯泡两端的电压从零开始连续变化，滑动变阻器应采用“分压接法”。

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

[实验步骤]1.根据实验要求，设计实验的电路图如图所示。

2.根据电路图连接实验电路．用导线将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键连接成实验所需的电路．滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，电流表的量程用0.6 A，电压表的量程先用0～3 V，电压超过3V时，采用15 V的量程。

3.测出小灯泡在不同电压下的电流值。

闭合电键S前，滑动变阻器的滑片P应位于最左端，这样闭合电键后，小灯泡两端的电压可以从零开始连续变化，同时这样做也起到了保护用电器的作用，防止灯泡两端的电压过大而烧坏小灯泡及电表。

闭合电键S后，使滑动变阻器的滑片户由左向右移动，在0～3.8 V范围内读取并记录12组不同的电压值U和电流值I，并将测量结果填人实验记录表中。

由于U一I图线在0.3V左右发生弯曲，故0.3V左右测绘点要密，否则将会出现较大的误差。

4．在坐标纸上画出伏安特性曲线在坐标纸上，以U为横轴，以I为纵轴，建立平面直角坐标系．根据实验测得的数据，描出各组数据所对应的点，将描出的各点用平滑的曲线连接起来，就得到了小灯泡的伏安特性曲线。

关于小灯泡伏安特性曲线的一些宏观及微观解释对于一般人来说小灯泡的伏安特性曲线并不陌生，对于高考来说也是司空见惯。

但对于其伏安特性曲线的解释却少有听闻。

作者查阅了很多文献，对于小灯泡伏安特性成曲线的成因的探究却是屈指可数。

对于其微观解释更是少见，这里作者将从经典金属电子联系微观及宏观讲述自己的一些想法和观点。

标签：微观；宏观；特性曲线1进行实验得到小灯泡的伏安特性曲线表1 小灯泡的电压及电流记录把所得的数据用excel绘制成图像，我们得到了小灯泡的伏安特性曲线如图1 所示。

从这张图我们可以看出小灯泡的电阻呈现出不断变小的趋势。

但总的来说，其变化最为明显的还是在0.150V～0.800V时。

在大于0.800V和小于0.150V 时基本符合线性。

那么为什么会产生这种现象呢？图1 小灯炮的伏安特性曲线2 金属的电阻变化实验表明，导体的电阻与其材料、形状、长短、粗细及温度有很大的关系。

因为平常我们所用的灯丝我们一般认为是柱状的均匀的所以我们列出下式：R=ρ（L/S）其中，S 是导体的横截面积；L 是导体的长度；ρ是与导体的材料及温度有关的量，叫导体的电阻率。

这里灯丝的电阻和欧姆定律可以用经典金属电子论解释。

其假设电子像理想气体一样，它的运动遵守牛顿力学定律，并且忽略自由电子间的相互作用，而自由电子与正离子间的相互作用，仅在碰撞时才考虑。

当然现实生活中自由电子是有热运动的，但因其的无规则性所以我们认为其宏观电流密度处处为零。

当灯丝加上电压时，其内部存在电场，这时自由电子便有特殊的定向运动，电子的定向平均速度决定了电流密度大小。

自由电子与金属原子碰撞，没有电场时，电子每次碰撞后以某一热运动初速度做匀速直线运动直至下次碰撞；电场存在时，电子在两次碰撞之间作初速度为零的匀加速成直线运动，其加速度其中，m 是电子的质量，设两次碰撞之间的平均自由程为■。

由于热运动平均速率■远大于定向运动速率■，故：在金属内部与垂直的方向上取一个面积为ΔS 的面元，以它为底，■为高作一个柱体，设单位体积内的自由电子数n。