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第四课时实验11：描绘小灯泡的伏安特性曲线•1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．•2．分析曲线的变化规律．•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结起来．•2．电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显．•3．滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化．•学生电源(4～6 V直流)、小灯泡(4 V、0.7 A或3.8 V、0.3 A)，电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸．•1．连接电路：将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如右图所示电路．•2．测电流：测出小灯泡在不同电压下的电流•移动滑动变阻器触头位置，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.•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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．•4．拆除电路、整理仪器•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．闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端，可以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧坏灯丝．•3．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，以防出现很大误差．•4．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．•有一个小灯泡标有“6 V、0.6 W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，有下列器材可供选用：•A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)•B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)•C．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)•D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)•E．滑动变阻器(30 Ω，2 A)•F．学生电源(直流9 V)．还有开关和导线•(1)实验中电压表应选________，电流表应选______________．(用序号字母表示)•(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图．•【解析】(1)电流表、电压表的选择•由小灯泡的标识可知其额定电压为U1＝6 V，额定电流为I1＝0.1 A，在额定电压下的电阻为R＝60 Ω.为了安全，小灯泡两端所加电压不能超过6 V，(通过小灯泡的电流不能超过0.1 A)，要测I－U图线，其电压变化范围应在0～6 V间．因此电压表应选择B，电流表应选择C. •(2)电流表内外接法的选择•由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差．本实验中小灯泡的最大电阻约R1＝60 Ω，R1≪RV，为了减小误差，应当用电流表外接法．•(3)控制电路的选择•本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是Imin＝0.1 A，显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法．实验电路图如下图所示．件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：•(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．•(2)某同学测出电源和小电珠的U－I图线如右图所示，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝________ Ω.•(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如下图所示中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是 ( )•A．a可以作为标准电阻使用•B．b能作为标准电阻使用•C．b的阻值随电压升高而增大•D．c的阻值随电压升高而增大•【解析】(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．•(2)由电源的U－I线知E＝3.0 V，r＝1 Ω，当小电珠与电阻串联后)•由闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r＋R灯＝＝1.2 Ω•又由小电珠的U－I线得R灯•解得R＝0.8 Ω•(3)因a元件的I－U线是直线，说明电阻随电压的变化不变，故可作为标准电阻，故A对，B错．因I－U线的斜率倒数表示电阻值的变化，故C对D错，选A、C.•1．一只小灯泡，标有“3 V 1.5 W”字样．现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线．实验器材有：•A．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器•B．电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源•C．量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1•D．量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2•E．量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1•F．量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2•G．开关、导线若干•(1)电压表应选用________；电流表应选用________．(将选项代号的字母填在横线上)•(2)在该实验中，设计了如图所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线上)．•(3)以下是该实验的操作步骤：•A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路•B．调节滑动变阻器触头的位置，保证闭合开关前使变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大•C．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(U，I)，移动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组(U，I)值，共测出12组数据•D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线•指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：_____•【答案】(1)E C (2)C•(3)步骤B不妥，应为：闭合开关前应使变阻器与小灯泡并联部分的电阻为零．(或B步骤中，应使滑动变阻器的电阻最小)•步骤D有错，应为：按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．•2．在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列器材供选择：•A．待测小灯泡“3.0 V 1.5 W”•B．电流表(量程3 A，内阻约为1 Ω)•C．电流表(量程0.6 A，内阻约为5 Ω)•D．电压表(量程3.0 V，内阻约为10 kΩ)•E．电压表(量程15.0 V，内阻约为50 kΩ)•F．滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA)•G．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A)•H．电源(电动势为4.0 V，内阻不计)•I．电键及导线等•(1)为了使实验完成的更好，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(只需填器材前面的字母即可) •(2)请在虚线框内画出实验电路图．•(3)某同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图所示．则电压值为________ V，电流值为________ A，小灯泡的实际功率为________ W.•【解析】待测小灯泡“3.0 V 1.5 W”，额定电流0.5 A，额定电压为3 V，因此电流表选C，电压表选D，滑动变阻器采用分压式接法较准确，滑动变阻器选G，小灯泡电阻很小，电流表外接．•【答案】(1)CDG •(2)如图所示•3．(2009年浙江理综)(1)如下图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．•(2)某同学从标称为“220 V 25 W”、“220 V 300 W”、“220 V 500 W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示．该灯泡的阻值是________ Ω，标称的额定功率为________ W.•【解析】由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25 W.•【答案】(1)连线如图•(2)160 25•4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：•小灯泡L，“3.8 V 0.3 A”•电压表V，量程0～5 V，内阻5 kΩ•电流表A1，量程0～100 mA，内阻4 Ω•电流表A2，量程0～500 mA，内阻0.4 Ω•滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A•滑动变阻器R2，最大阻值5 Ω，额定电流0.5 A•直流电源E，电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω•导线、电键等•(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________；电流表应选________．(填元件的物理符号) •(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号．•【解析】(1)本题变压器采用分压接法，通常应当选用最大阻值小的滑动变阻器，但本题中如果选用R2，则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小，故电流表应当选择A2.•(2)电路如图所示，由于电压要从0开始测量，滑动变阻器用分压接法；因为灯泡的内阻比较小，电流表用外接法．•【答案】(1)R1A2(2)电路图如图所示•5．(2010年海淀模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：•(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________；电流表应选________．•(2)在下图所示中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．P为小电珠功率) ( )• 【解析】 (1)为方便电路调节，滑动变阻器应选择R 1；小电珠正常工作时I 额＝0.3 A ＝300 mA ＞100 mA ，故电流表应选A 2. • (2)因为要求小电珠上的电压从0增大，应选用分压电路；而小电珠正常工作时R灯＝ ＝ Ω≈13 Ω≪R V ＝5 k Ω，故电流表应选择外接法，其电路如下图所示•【答案】(1)R1A 2•(2)•(3)B、D •。
