高三物理第课时跟踪练：第八章第四讲实验九：描绘小灯泡的伏安特性曲线

2022高考一轮复习课时跟踪训练电学实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）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“3V ，0.6A”b.电流表（0~0.6A ，内阻约1Ω）c.电压表（0~3V ，内阻约3kΩ）d.直流电源（4V ，内阻不计）e.滑动变阻器（0~15Ω）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．如图为一同学对一个额定电压为8.5V 的小灯泡进行测量后得出的伏安特性曲线，该同学算出此灯泡在额定电压下的电阻约为19Ω，在1V 电压下的电阻为5Ω，若把此灯泡接在电动势为8V E =，内阻20r =Ω的电源两端，则小灯泡的实际功率为（ ）A ．0.5WB ．3.8WC ．0.6WD ．0.8W二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）3．在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某实验小组得到了如图所示的图线．根据图线判断下列说法正确的是（ ）A．流过灯泡的电流与灯泡两端的电压成非线性关系B．若灯泡两端的电压增加为原来的两倍，则流过灯泡的电流也增加为原来的两倍C．图线上某点的电阻在数值上等于该点切线的斜率D．当灯泡两端的电压U＝2.4V时，灯泡的电阻约为5.4Ω4．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为1 4 RC．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到0U，则任一状态下的UI比值不变D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大三、实验探究题5．（1）如图，在测绘小灯泡的伏安特性实验中，伏安法测小灯泡，安培表采用______法，其原因是______，滑动变阻器采用______式连接，其原因是______；（2）闭合S前，R中的箭头应该放在______端（填右或左），实验数据描出来的图像符合下图的______。

知识目标实验描绘小灯泡的伏安特性曲线 6.用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。

7.用平滑曲线将各点依次连接起来。

8.分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。

一、实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律二、实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。

对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。

它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的。

本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性。

三、实验器材小灯泡、电压表、电流表、4V〜6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电健等四、实验电路图；1、线路原理图因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小( 10Q左右)所以测量电路应该选用安培表外接法。

因为作图需要多个点，所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法。

2、实物接线图(1)先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路(滑动变阻接下面两个接线柱)(2)将小灯泡、电流表串联好，再接到滑动变阻器的两个接线柱上(一上一下)(3)最后将伏特表并接在小灯泡的两端。

(4)注意滑动变阻器的滑动触头实验初应在使小灯泡短路的位置。

(5)注意安培表、伏特表的量程和正负接线柱(若选用的是标有“ 3.8V 0.3A ”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A量程；电压表开始时应选用再改用0-15V量程。

五、实验步骤：1.按图连接好电路。

2.检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组3.再调节滑线变阻器的滑片到不同位置，读出十二组不同的4.断开电键，整理好器材。

5.在坐标纸上以I为横轴，以U为纵轴、并选取适当的单位。

A记录表格:次数n123456789101112电压U电流I1六、实验注意事项.对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：1.由欧姆定律可知，对一纯电阻用电器，有l=U/R.因此，当R为定值时，1 —U图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压过程中，灯丝温度由室温升高到近2000 C ,因此灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线2.实验用的小灯泡通常为“3.8V 0.3A”一类小电珠，其在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，因此为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法0-3V 量程，当电压调到接近3V时,U、丨值，记录于表格。

实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线板块一主干梳理·夯实基础实验原理与操作◆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-I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。

2.电流表外接:因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大;滑动变阻器采用分压式，使电压能从零开始连续变化。

◆实验器材小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)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。

◆实验步骤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，按如图所示的原理图连接好实验电路。

2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。

3.移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。

4.拆除电路，整理仪器。

数据处理与分析◆数据处理(画出伏安特性曲线)1.在坐标纸上以U为横轴，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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。

◆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的实际最大电流。

干电池中电流一般不允许超过0.6 A。

(2)该用电器的实际最大电流不能大于用电器的额定电流。

(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)滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器。

◆误差分析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。

实验九描绘小电珠的伏安特性曲线跟踪演练·强化提升【基础题组】1.以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤。

A.闭合开关,记下电压表、电流表的一组示数(U,I),移动滑动变阻器的滑片位置,每移动一次记下一组(U,I)值,共测出12组左右的数据。

B.将电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡、电源、开关正确连接成电路,电流表外接,滑动变阻器采用分压式接法,如图所示。

C.调节滑片位置,使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端。

D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线。

(1)以上各步骤中存在错误或不足的是__________。

(2)将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来_________________。

【解析】A步骤中测量不同电压下的电流值时,应先预设各组数据中的电压值或电流值,而不是随意测,随意测会使描点疏密不均匀,画图线时出现较大误差,甚至无法画出I-U图线;C步骤中闭合开关前应使灯泡两端电压为零,即滑片应置于变阻器最右端;D步骤中应将各点用平滑的曲线连接起来。

答案:(1)ACD (2)BCAD2.为探究小电珠L的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关S,通过移动变阻器的滑片,使小电珠中的电流由零开始逐渐增大,直到小电珠正常发光,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】选C。

由于小电珠灯丝的电阻随温度的升高而增大,随着小电珠两端电压逐渐增大,灯丝温度逐渐升高,其电阻逐渐增大,则在U-I图象中斜率应逐渐增大,选项C正确。

3.(2015·浙江高考)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。

导学号42722187(1)根据图甲画出实验电路图。

(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乙中的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________。

实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线(对应学生用书第148页)一、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．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起来．2．电流表外接：因为小灯泡的电阻较小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式，使电压能从零开始连续变化．3．滑动变阻器两种接法的对比：(1)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)．(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)三种必须用分压接法的情况．①若限流式不能保证安全，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R x≫R滑，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明显，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．5．两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．三、实验器材小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)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、实验过程(一)实验步骤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，按图实­9­1中的原理图连接好实验电路．图实­9­12．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S.3．移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.(二)数据处理1．在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．2．在坐标系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．(对应学生用书第149页)考点一| 实验原理与操作要描绘一个标有“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4.5 V，内阻约1 Ω)；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________(填仪器前的字母)．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的图________．(3)根据你所选择的电路图分析，在闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片移到最________(填“左”或“右”)端；闭合开关，移动滑片，使电表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)．依次记录电流及相应的电压．[答案](1)A (2)B (3)左增大(2018·茂名一模)现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V，0.6 W”小灯泡的I­U图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ) B．电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω；0～3 A，内阻0.1 Ω) C．滑动变阻器(10 Ω，2 A)D．滑动变阻器(100 Ω，1.0 A)E．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)(1)为了减小测量误差，图甲中的S1应接________(选填“M”或“N”)，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(2)根据你选择的电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．(3)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________端(选填“A”“B”或“AB正中间”)．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数变化明显，但电流表示数始终为0，则电路故障为________．[解析](1)由电路图可知，电路采用了滑动变阻器分压接法；因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；故S1应接在M点；因采用分压接法，故滑动变阻器采用小电阻，应选用C.(2)根据实验原理图画出实物图如图所示：(3)为了保证实验安全，开始时灯泡两端的电压应为最小，故滑动变阻器的滑片应在A端；由题意可知，电压表示数变化明显，说明电压表与电源相连，且滑动变阻器连接正常，而电流表没有示数说明电路是断开的，由电路图可知，只能是灯泡发生了断路故障．[答案](1)M C (2)见解析(3)A小灯泡断路考点二| 数据处理与误差分析(2018·苏州高三调研)一实验小组用某种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z，并通过实验研究该元件中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．(1)该小组连成的实物电路如图实­9­2所示，其中有两处错误，请在错误的连线上打“×”，并在原图上用笔画出正确的连线．图实­9­2(2)在实验中应选用的滑动变阻器是________．A．滑动变阻器R1(0～5 Ω额定电流5 A)B．滑动变阻器R2 (0～100 Ω额定电流0.5 A)(3)实验测得元件中的电流与电压的关系如下表所示，试在方格纸中画出电流与电压的关系图线．R测________R真(选填“>”“＝”或“<”)．[答案](1)如图甲所示(2)A (3)如图乙所示(4)电压表<在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：A．小灯泡L(3 V、5 Ω)；B．滑动变阻器R(0～10 Ω，额定电流1.5 A)；C．电压表V1(量程：0～3 V，R V约5 kΩ)；D．电压表V2(量程：0～15 V，R V约10 kΩ)；E．电流表A1(量程：0～0.6 A，R A约0.5 Ω)；F．电流表A2(量程：0～3 A，R A约0.1 Ω)；G．铅蓄电池、开关各一个，导线若干；实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压．(1)为了减少误差，实验中应选电压表________，电流表________；(2)选出既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图________．甲乙丙丁(3)请按电路图连接好图中的实物图．(4)根据所得到的小灯泡的相关数据描绘的伏安特性曲线如图所示，若将该小灯泡接在电动势为3.0 V ，内阻是5.0 Ω的电池两端，小灯泡的实际功率为________(保留两位有效数字)．[解析](1)灯泡的额定电流为I ＝U R ＝35 A ＝0.6 A ，故电流表选择E 即可，电压表选C ；(2)因电压表内阻远大于待测灯泡的内阻，故采用电流表外接电路，滑动变阻器用分压电路，故图丙正确；(3)根据给出的原理图可得出对应的实物图如图所示；(4)在表示小灯泡的I ­U 图象中画出表示电源的I ­U 图象如图所示，读出两图线交点坐标为：U ＝1.3 V ，I ＝0.34 A ，所以小灯泡消耗的功率为：P ＝UI ＝1.3×0.34 W ＝0.44 W.[答案](1)C E (2)丙 (3)见解析 (4)0.44 W考点三| 实验拓展与创新视角1：实验目的改变以实验原理及实验方法为基础，探究小电珠功率与电压的关系．视角2：实验对象的变迁视角3：数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理．创新点1 结合电表的改装和电源的I­U图线分析1．(2017·全国Ⅰ卷)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表 (量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图图实­9­3(a)所示．(a) (b)图实­9­3由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)【导学号：84370324】[解析](1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示．(2)I­U图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律R＝ρLS，得灯丝的电阻率增大．(3)当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值．当R＝9 Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示．此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小灯泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17 W.取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，小灯泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39 W.[答案](1)实验电路原理如图所示．(2)增大增大(3)0.39 1.17某实验小组为了测定小灯泡的伏安特性曲线，选取了如图甲所示的实验器材．待测小灯泡的额定电压为 3.2 V，要求测量范围尽量大一些，并描绘出小灯泡的伏安特性曲线．(1)选取电源的电动势4.0 V ，电源内阻不计．同学们为了精确测量电压，需要将量程1.0 V 的电压表改装为量程4.0 V ，已知1.0 V 电压表的内阻为1.2 k Ω，需要给电压表________(选填“串联”或“并联”)一个R 0＝________k Ω的定值电阻．(2)用笔画线代替导线，将仪器实物图按实验要求连接好．(3)同学们正确实验后描绘出小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，由伏安特性曲线可知，当小灯泡两端电压增大、灯丝温度升高时，电阻________(选填“增大”“不变”或“减小”)．正常工作时灯丝电阻等于________Ω，额定功率是________W(均取两位有效数字)．(4)将实验时所用的电源串联上一个R ′＝10 Ω的电阻，再与这个小灯泡直接串连在一起，则小灯泡的实际功率是________W(取两位有效数字)．[解析](1)根据改装原理，要将电压表量程扩大，应串联一个电阻，根据串并联电路规律可知，应串接的电阻为：R ＝UU g R g－R g ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫411.2×103－1.2×103 Ω＝3.6×103Ω＝3.6 k Ω； (2)本实验要求电压由零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法，如图甲所示；(3)I ­U 图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则由图可知，电阻随电压的升高而增大；当电压为3.2 V 时，电流约为0.31 A ，则电阻为：R ＝U I ＝3.20.31 Ω＝10.3 Ω；额定功率为：P ＝UI ＝3.2×0.31 W ＝0.99 W ；(4)电源的电动势为4 V ，接入电阻为10 Ω，将其等效为电源内阻，在灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的图象，如图乙所示；灯泡实际电压为1.7 V ，电流为0.23 A ，则其功率：P ＝UI ＝1.7×0.23 W ＝0.39 W.[答案](1)串联 3.6 (2)(3)增大 10.3至10.5 0.97至0.99(4)0.40(或0.39)创新点2 分析二极管的I ­U 图象2. 2014年10月7日瑞典皇家科学院宣布：2014年诺贝尔物理学奖授予发明了蓝色发光二极管(LED)的日本科学家，以表彰他们为提高人类生活品质所做的卓越贡献．如图实­9­4为一个蓝色发光二极管(LED)的示意图，杭州少年科学院的“少年科学家”们对它的电学特性进行系列研究．图实­9­4(1)因蓝色发光二极管(LED)未标明极性，“少年科学家”们利用多用电表的________(选填“欧姆挡”“电压挡”或“电流挡”)探测二极管的极性．请你写出正确的判断方法_________________________________________________________________________________________ ________.(2)为探究蓝色发光二极管(LED)的伏安特性、测绘它的伏安特性曲线，“少年科学家”们得到科学探究实验室老师的帮助，通过实验，测得发光二极管两端电压U和通过它的电流I的数据如下表：的连线补充完整．图实­9­5②请你根据“少年科学家”实验时收集到的数据，在图实­9­6所示的坐标纸中画出该蓝色发光二极管(LED)的伏安特性曲线(I­U图线)．图实­9­6(3)若将该蓝色发光二极管(LED)与一个电池组(电动势为E＝3 V、内阻不计)、阻值R＝150 Ω的电阻相串联，则该蓝色发光二极管(LED)的发光功率约为________W．(结果保留2位有效数字)[解析](1)由于二极管的单向导电性，可运用多用电表的欧姆挡测试正向、反向电阻，确定二极管的极性．多用电表(欧姆表)的黑、红表笔分别接表内电源的正、负极．将调零后的多用电表的红、黑表笔分别接二极管的a、b端，若测得电阻几乎为零，则b为正极，若测得电阻较大，则a为正极；(2)由于需要二极管两端电压从零开始增加，滑动变阻器应采用分压式接法，电路连接如图甲所示．由表中数据作出二极管的伏安特性曲线如图乙所示．将与二极管串联的电阻R视为电池组的内阻，在二极管的伏安特性曲线坐标系中再作出闭合电路的I­U图象(电源的伏安特性曲线)，两图象的交点坐标(2.62 V,2.6×10－3A)，为二极管两端的电压U和通过的电流I，则二极管的功率约为P＝UI＝0.006 8 W.[答案](1)欧姆挡将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表的指针偏转角较小，而红、黑表笔反接时指针偏转角较大，说明a端是该发光二极管正极；反之，则b端是该发光二极管正极(2)①连线如下甲②I­U图线如下乙(3)0.006 2～0.007 3创新点3 研究小灯泡的P­U2图线3．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“3.0 V 1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.(1)准备使用的实物电路如图实­9­7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)图实­9­7(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω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P­U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图实­9­8所示．请指出图象中不恰当的地方.【导学号：84370325】图实­9­8[解析](1)连线如图所示．(2)小灯泡电阻大约为 5 Ω，当滑动变阻器阻值最大时，小灯泡与滑动变阻器的并联电阻值约为 3.3 Ω，则12 V－3 V＝3 V3.3 Ω×R1，解得R1＝9.9 Ω，所以R1应取10 Ω的定值电阻．(3)实验结束，断开开关，拆除电池两端导线，以防电源短路．(4)在坐标纸上描出的点并不是在一条直线上，图线应为曲线；横坐标的标度值取得太大，应适当减小．[答案](1)见解析图(2)10 (3)电池(4)图线不应画为直线；横坐标的标度不恰当[随堂训练]1．在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：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、电键S等，要求灯泡两端电压从零开始变化．(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)．(2)某同学已连接如图实­9­9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．A．____________________________________________________________；B．_____________________________________________________________.图实­9­9[解析](1)因为灯泡两端的电压要从零开始调节，故滑动变阻器只能采用分压接法．(2)在电路接好并检查是否正确连线之前，电键应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接为分压电路时，待测部分电路的电压应从零开始调节，故滑片应先处于b端．[答案](1)分压(2)电键S闭合，应处于断开状态滑动变阻器滑动触头位置不当，应将其置于b端2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6 V 1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有下列器材：A．直流电源(6 V，内阻不计)B．直流电流表(0～3 A，内阻0.1 Ω以下)C．直流电流表(0～300 mA，内阻约为5 Ω)D．直流电压表(0～10 V，内阻约为15 kΩ)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(1 kΩ，0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均用序号表示)(2)画出实验电路图.【导学号：84370326】[解析](1)由I 额＝1.56 A ＝250 mA 可知电流表应选C ；因为要求小灯泡两端的电压从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压接法，故应选小阻值的E.(2)实验电路图如图所示．[答案](1)C E (2)如图所示3．某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．可用的器材如下：电源、滑动变阻器、电流表、电压表、不同规格的小灯泡两个、电键、导线若干．甲乙图实­9­10(1)通过实验、作图得到了小灯泡L 1的U ­I 图象如图实­9­10甲中的图线Ⅰ，则可知小灯泡L1的电阻随电压增大而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)为了得到图甲中的图线Ⅰ，请将图乙中缺少的两根导线补全，连接成合理的实验电路(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压)．(3)换小灯泡L2重做实验、作图，得到其U­I图象如图甲中的图线Ⅱ.若将小灯泡L1、L2并联使用．请根据Ⅰ、Ⅱ两条图线，在图甲中做出两小灯泡并联的图象．(4)现将这两个小灯泡并联接在电动势3 V、内阻6 Ω的电源两端，则此时电源两端的电压为________V；两小灯泡消耗的总功率为________W.[解析](1)由图象根据欧姆定律R＝UI知，小灯泡的电阻随电压的增大而增大；(2)由于小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，电流表应用外接法；又电流与电压从零逐渐增大，故滑动变阻器应用分压式接法，实物图如图：(3)如图：(4)电动势为3 V ，内阻为6 Ω，则短路电流I 短＝36 A ＝0.5 A ，在小灯泡的U ­I 图象中，连接U ＝3 V 与I ＝0.5两点，画出表示电源的U ­I 图象，如图所示：要使两灯泡并联后接在电源两端，应符合闭合电路欧姆定律，则电源的输出电压与两灯泡电压相等，且路端电压与内电压之和等于电动势；由上图可知，输出电压应为0.6 V ， 此时灯泡L 2的电流为0.15 A ，则其功率：P 2＝U 2I 2＝0.6×0.15 W ＝0.09 W ，此时灯泡L 1的电流为0.25 A ，则其功率：P 1＝U 1I 1＝0.6×0.25 W ＝0.15 W ，则：P ＝P 1＋P 2＝0.15 W ＋0.09 W ＝0.24 W.[答案](1)增大(2)图见解析(3)图见解析(4)0.6 0.24。

实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线板块一主干梳理·夯实基础实验原理与操作◆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-I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.2.电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式，使电压能从零开始连续变化.◆实验器材小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)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.◆实验步骤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，按如图所示的原理图连接好实验电路.2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S.3.移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.4.拆除电路，整理仪器.数据处理与分析◆数据处理(画出伏安特性曲线)1.在坐标纸上以U为横轴，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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.◆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的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.(2)该用电器的实际最大电流不能大于用电器的额定电流.(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)滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器.◆误差分析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.3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差.◆注意事项1.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.本实验要作出U-I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法.3.为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的a端.4.I-U图象在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差.5.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.(1)若使用“3.8 V 0.3 A”的小灯泡，选用电压表的15 V量程.(2)若使用“2.5 V0.6 A”的小灯泡，则选用电压表的3 V量程.6.当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关.7.误差较大的点要舍去，I-U图象应是平滑曲线而非折线.8.建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸.板块二考点细研·悟法培优考点1 实验原理与器材的选取例1要测绘一个标有“3 V0.6 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，内阻约1 Ω)；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)；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20 Ω，额定电流1 A)B．滑动变阻器(最大阻值1750 Ω，额定电流0.3 A)(2)请将设计的实验电路图画入下面的方框中.(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.现将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，由此得到小灯泡消耗的功率是________ W.尝试解答(1)A__(2)如图所示__(3)0.1.(1)要测灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零开始，必须用滑动变阻器的分压式接法，而分压式接法，要求滑动变阻器的阻值较小，所以应选A.(2)由于灯泡的阻值约R灯＝U2P＝15 Ω，属于小电阻，要用电流表的外接，因此要用分压、外接.(3)将灯泡接到电源上时，作出电源的I-U图象如图所示，读得两图线的交点坐标U＝1.0 V、I＝0.1 A，即为此时灯泡两端的电压及通过灯泡的电流，则小灯泡消耗的功率P＝UI＝1.0 V×0.1 A＝0.1 W.[跟踪训练][2017·茂名一模]现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V,0.6 W”小灯泡的I-U 图线，有下列器材供选用：A.电压表(0～3 V，内阻3 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ)B.电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω；0～3 A，内阻0.1 Ω)C.滑动变阻器(10 Ω，2 A)D.滑动变阻器(100 Ω，1.0 A)E.蓄电池(电动势6 V，内阻不计)(1)为了减小测量误差，图甲中的S1应接________(填“M”或“N”)，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示).(2)根据你选择的电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图.答案(1)M C(2)图见解析解析(1)由电路图可知，电路采用了滑动变阻器分压接法；因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；故S1应接在M点；因采用分压接法，故滑动变阻器采用小电阻，应选用C.(2)根据实验原理图画出实物图如图所示.考点2 数据处理与注意事项例2[2013·福建高考]硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件.某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计.(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路.(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.①某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1＝________V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA.(结果保留两位小数)②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U x和通过的反向电流I x(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立I x-U x坐标系，标出了与表中前5组U x、I x数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点，并绘出I x-U x 图线.③由I x-U x图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I x与U x成________(填“线性”或“非线性”)关系.尝试解答(1)见下图__(2)①1.40__0.23__②见下图__③非线性.(1)题(2)题(1)实物图见尝试解答.(2)①由题图知，电压表读数为1.40 V，通过硅光电池的反向电流也等于通过电压表V1的电流，故I＝U1R V1＝1.46.0×103A≈0.23 mA；②先在坐标纸上描点，然后用平滑的曲线将其连接起来，图见尝试解答；③因图线为曲线，故I x与U x成非线性关系.[跟踪训练][2017·河南郑州二模]在探究小灯泡的伏安特性曲线时，所用小灯泡上标有“2.5 V,0.6 W”字样，实验室提供的器材有：A.电流表A1(内阻约为5 Ω、量程为0～25 mA)B.电流表A2(内阻约为1 Ω，量程为0～300 mA)C.电压表V1(内阻约为5 kΩ、量程为0～3 V)D.电压表V2(内阻约为15 kΩ、量程为0～15 V)E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω、额定电流为0.6 A)F.滑动变阻器R2(最大阻值为1000 Ω、额定电流为0.2 A)G.稳压电源E(电动势为9.0 V、内阻可忽略)H.开关一个、定值电阻若干、导线若干由以上信息回答下列问题：(1)实验前设计的电路图如图甲所示.为了减小实验误差，该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器应分别为________(选填器材前的字母).为保护滑动变阻器和灯泡，应在电路中串联的定值电阻R0合适的电阻值应为________(选填“1 Ω”“10 Ω”“30 Ω”或“100 Ω”).(2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后，在图乙中用笔画线代替导线，将实物完整连接起来.(3)连接好电路后，通过改变滑动变阻器的滑片位置，并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.若将两个这样的小灯泡并联后直接接在电动势E＝3 V、内电阻r ＝5 Ω的电源上，每个小灯泡所消耗的实际功率为________W.(结果保留两位有效数字)答案(1)B、C、E10 Ω(2)如图所示(3)0.22(0.21～0.23)解析(1)小灯泡的额定电压为2.5 V，电压表选C；小灯泡的额定电流I＝PU＝0.24 A＝240 mA，电流表选B；滑动变阻器采用分压式，选最大阻值较小的E.为保护滑动变阻器和灯泡，又方便调节小灯泡两端电压在0～2.5 V，保护电阻选阻值为10 Ω的定值电阻.(2)由题意可知小灯泡的阻值R≈10.4 Ω，有R<R V R A，电流表采用外接法，实物连接图见答案图.(3)两灯泡并联在电源两端，设路端电压为U，通过每个灯泡的电流为I，则由闭合电路欧姆定律得U＝E－2Ir，在灯泡伏安特性曲线中作出U＝E－2Ir对应的U-I图线，如图所示，则由图可知，此时灯泡两端电压约为1.2 V，电流约为0.18 A，则功率为P＝UI≈1.2×0.18 W≈0.22 W.考点3 实验创新与改进例3发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件，被广泛应用到显示器、照明等各领域.某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4 V”、正向直流电流是“5～20 mA”的LED管的I-U曲线，设计了如图1所示的实验电路.实验室备有以下器材：电流表A1：量程0～50 mA，内阻约为50 Ω电流表A2：量程0～200 mA，内阻约为10 Ω电压表V：量程0～5 V，内阻约为10 kΩ滑动变阻器R1：阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A滑动变阻器R2：阻值范围0～1 kΩ，允许最大电流100 mA直流电源E：输出电压6 V，内阻不计开关(S)、导线若干(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择______；滑动变阻器应选用________.(以上填器材代号)(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图2所示的I-U图象，而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图3所示.其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值.则发光二极管效率达最大时其电阻R L ＝________Ω，辐射的光功率Φ＝________W.尝试解答 (1)A 1__R 1__(2)106.7__0.00576.(1)因LED 正向直流电流是5～20 mA ，所以电流表应选择A 1，由题图1可知供电电路采用分压式接法，所以选择的滑动变阻器应是阻值较小的R 1.(2)由题图3可知发光二极管效率达到最大时电流为6 mA ，由题图2可知其对应的电压为1.6 V ，故此时其电功率为UI ，热功率为I 2R L ，又有I 2R L ＝(1－η)UI ，得出R L ＝(1－η)U I＝106.7 Ω；根据题意可知60%＝Φ1.6×6×10－3×100%，则辐射的光功率Φ＝0.00576 W. [跟踪训练] 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 图象，由图可知，当电压小于2.00 V 时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V 时，太阳能电池的电阻约为________Ω.答案(1)图见解析(2)很大 1.0×103(965～1040)解析(1)实验电路如图所示.由乙图可知，电压、电流都从零开始变化，因此用分压式接法.(2)太阳能电池的电阻：R＝UI＝2.802.8×10－3Ω＝1.0×103Ω(965～1040 Ω均正确).。

描绘小灯泡伏安特性曲线—解析版1.〔2021全国理综I〕某同学探讨小灯泡的伏安特性，所运用的器材有：小灯泡L〔额定电压3.8V，额定电流0.32A〕：R〔阻值1000ΩΩ〕；电源E〔电动势5V，内阻不计〕；开关S；电压表V〔量程3V，内阻3kΩΩ〕;固定电阻导线假设干。

〔1〕试验要求能够实现在0~3V的范围内对小灯泡的电压进展测量，画出试验电路原理图。

〔2〕试验测得小灯泡伏安特性曲线如图〔a〕所示。

〔1〕由试验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________〔填“增大〞“不变〞或“减小〞〕，灯丝的电阻率______〔填“增大〞“不变〞或“减小〞〕。

EΩ〕和题给器材连接成图〔b〕所示的电路。

调整滑动变阻器R的阻值，可以变更小灯泡的〔2〕用另一电源实际功率。

闭合开关S，在R的变更范围内，小灯泡的最小功率为_____W，最大功率为_______W.〔结果均保存两位小数〕【参考答案】〔1〕电路如图〔2〕当滑动EΩ〕的伏安特性曲线，如图中曲线II所示，与小灯泡变阻器接入电路中的电阻为零时，在图〔a〕中画出电源伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的最大功率，最大功率为P max=UI=3.62×0.318=1.17W。

2．〔2021广西五市考前联考〕在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的试验中，需测量一个标有“3V ，1.5W 〞灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： 直流电源〔电动势3.0V ，内阻不计〕电流表1A 〔量程3A ，内阻约0.1Ω〕 电流表2A 〔量程600mA ，内阻约5Ω〕 电压表1V 〔量程3V ，内阻约3kΩ〕 电压表2V 〔量程15V ，内阻约200kΩ〕滑动变阻器1R 〔阻值0~10Ω，额定电流1A 〕 滑动变阻器2R 〔阻值0~1kΩ，额定电流300mA 〕〔1〕在该试验中，电流表应选择_________〔填“1A 〞或“2A 〞〕，电压表应选择________〔填“1V 〞或“2V 〞〕，滑动变阻器应选择________〔填“1R 〞或“2R 〞〕〔2〕某同学用导线a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 连接成如图甲所示的电路，假设用该电路测得灯泡的工作电压U 和电流I ，依据UR I计算此时灯泡的，那么灯泡电阻的测量值________真实值〔填“大于〞、“等于〞或“小于〞〕。