高中物理 描绘小灯泡伏安特性曲线

描绘小灯泡的伏安特性曲线知识元实验器材、电路的选择知识讲解一、仪器选择1．电压表：看电源电动势，选择量程和电源电动势接近的电压表；注意：不是选择比电源电动势小的，而是选择和电源电动势E接近的，可以选择比电源电动势大的的电压表，这时主要通过滑动变阻器对电压进行调节．2．电流表：一般情况下，用电流表的量程和电路中电流进行比较，电路中的电流可以用电源电压除以电路中的大致电阻进行估算，即，其中E为电源电动势，R为电路中估计的总电阻．另：可以根据题目给出的伏安特性曲线的最大值进行选择．3．滑动变阻器：分压电路中选择滑动变阻器选择比待测电阻小很多的；限流电路中，选择阻值为待测电阻阻值的2-5倍的滑动变阻器．二、电流表的基本接法方法一：内接法外接法电路图测量值R测=误差原因电流表分压电压表分流=<R测R真==>R测真实值R真=测量值与真测量值大于真实值测量值小于真实值实值的关系适用条件R x＞R x＜适用于测量大阻值电阻小阻值电阻口诀大内偏大小外偏小方法二：实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下：如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，说明电流表分压明显，则应采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，说明电压表分流明显，则应采用电流表内接法．三、滑动变阻器的接法滑动变阻器共有两种接法，限流法和分压法，电路图如下：限流法分压法1．首选要清楚滑动变阻器的分压接法和考虑限流接法的优、缺点：（1）限流接法线路结构简单，消耗能量少；（2）分压接法电压表、电流表测量范围大，可以从0到接近电源电动势间连续调节，测量数据多；2．选用原则：（1）优先限流接法，因为它电路结构简单，消耗能量少；（2）下列情况之一者，必须采用分压接法：a．零起必分压：要求多测几组数据(电压变化范围大)，或要求电压从0开始变化；b．滑小必分压：待测电阻大于滑动变阻器阻值，采用限流接法不能满足要求；c．烧表必分压：电源电动势比电压表量程大很多，限流接法滑动变阻器调到最大仍超过电压表量程．例题精讲实验器材、电路的选择例1.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，R随t的升高面增大实验电路如图1所示，控温箱用以调节金属电阻的温值。

“小灯泡伏安特性”中的功率问题一、实验题1.做“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验时，已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为2.5V、1.2W，，实验可供选择的器材如下:a.电流表A1（量程0～0.6A，内阻约5Ω）b.电流表A2（量程0～3A，内阻约0.1Ω）c.电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）d.电压表V2（量程0～15V，内阻约2000Ω）e.滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）f.滑动变阻器R2（阻值0～5000Ω，额定电流500mA）g.直流电源的电动势为3.0V，内阻忽略不计h.开关k,导线若干①为了完成实验且尽可能减小实验误差，电流表应选择，电压表应选择，滑动变阻器应选择（填写实验器材前的序号）②请设计合理的电路来完成该实验，把电路图画在方框里。

③实验中，当电压表的示数为U 时，电流表的示数为I，则小电珠电阻的真实值U（填“大于”“等于＂或“小于＂）。

I④通过实验得到多组数据，做出小电珠的伏安特性曲线，如图所示。

如果取两个这样的小电珠并联以后再与一阻值为2.0Ω的定值电阻串联，接在电动势为3.0V、内阻忽略不计的直流电源两端，则每个小电珠消耗的实际功率为W 。

（结果保留两位小数）【答案】a c e 大于0.55（0.53—0.55）【解析】（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表应选c；由表中实验数据可知，最大电流为0.49A，电流表选a；为方便实验操作，滑动变阻器应选e；（2）描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由表中实验数据可知，灯泡最大电阻约为3.7Ω，电压表内阻约为2kΩ，灯泡电阻阻值远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示：（3）由于电压表的分流作用，所以电流表的示数比流经灯泡的电流偏大，故根据欧姆定律R =U测量电阻偏小，即计算得到的小电珠的电阻值IU小于真实值；则小电珠电阻的真实值大于。

I（4）将定值电阻与电源等效为内阻为2.0Ω，电动势为3.0V 的电源，由闭合电路欧姆定律得：U＝3.0﹣2.0I，将路端电压与电流的关系图象作入图象中，如图所示：由图可知，U＝1.28V，I＝0.43A，所以灯泡的实际功率为：P =UI = 0.55W2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供了如下器材：A．小灯泡(3V，1．8W)B.电压表(量程3V，内阻约为20kΩ)C.电流表(量程0.6A，内阻约为0．2Ω)D．滑动变阻器(0～10Ω，2A)E.电源(电动势3V，内阻不计)F.开关及导线若干，坐标纸实验中要求小灯泡上的电压从零开始测量尽可能准确，调节测量多组对应的U、I 值。

实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线【教学目的】1、让学生掌握用电压表和电流表测量伏安特性曲线的方法。

2、学习用滑动变阻器连接成可调的分压电路和正确地使用这种电路。

【教学重点】用电压表和电流表测量伏安特性曲线。

【教学难点】滑动变阻器连接成可调的分压电路。

【提问导入】（4分钟）1、此实验为什么采用电流表外接法？2、此实验中滑动变阻器为什么要连接成可调的分压电路？【师生互动】（5分钟）讲解实验目的，实验原理，注意事项【实验目的】1、让学生掌握用电压表和电流表测量伏安特性曲线的方法，理解灯泡电阻呈现非线性的原因。

2、学习依据实验数据描绘曲线的方法。

3、学习用滑动变阻器连接成可调的分压电路和正确地使用这种电路。

【实验原理】用如图所示的分压电路，采用电流表外接法。

【注意事项】1、通电前滑动变阻器的滑片应放在＿＿端。

2、在灯泡未亮时，也要测几组数据。

3、电压超过3.8V时，通电时间应短。

4、注意安培表，伏特表的“＋”、“－”接线柱不要接反了。

5、实验结束后，应将导线拆下，将仪器摆放整齐。

【实验器材】1、小灯座，2、小开关，3、滑动变阻器，4、伏特表，5、安培表，6、学生电源，7、导线8根。

【实验步骤】1、按照电路图接好电路，选好伏特表，安培表的量程。

2、闭合电键S，然后把滑动片P调节到合适的位置，读出伏特表示数U、安培表的示数I，记入表中。

3、把滑动片P从近A端逐渐往B端调节，同时记下伏特表示数U，安培表示数I。

记入表中。

4、断开电键S，整理仪器。

5、以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，在平面坐标系内依次描出12组数据所表示的点，然后将这些点连接成平滑的曲线，这就是小灯泡的伏安特性曲线。

【实验记录】序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 U（V）I（A）R（欧）灯泡发光情况【作业布置】上交实验记录，并且以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，在平面坐标系内依次描出12组数据所表示的点，然后将这些点连接成平滑的曲线，为什么小灯泡的伏安特性曲线不是直线？。

实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】1．描绘小电珠的伏安特性曲线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电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在UI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：因为小电珠电阻很小，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】小电珠(“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)、4～6 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、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．把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。

3．移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值UU(V) 0 0.2 0.4 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8I(A)应的点，将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。

5．拆除电路，整理仪器。

【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．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0开始连续变化．3．U－I图线在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，以防出现很大误差．4．建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，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。

【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．【典型例题】一、实验原理和器材的选择例题：有一小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩC．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(最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A)F．滑动变阻器(最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_______________________ _________.(2)电压表选、电流表选、滑动变阻器选。

实验八：描绘小灯泡伏安特性曲线一.实验目的(1)描绘小灯泡伏安特性曲线。

(2)分析伏安特性曲线变化规律。

二.实验器材小灯泡.电压表.电流表.滑动变阻器.学生低压直流电源(或电池组).开关.导线若干.坐标纸.铅笔。

三.实验步骤(1)按图1连接电路，在闭合开关前变阻器滑片靠近图中所示A端．(2)闭合开关，移动滑片P，读出十几组U.I值，并记录在表格中。

(3)建立U一I坐标系，将所得几组U.I值在坐标上描出所对应点．(4)用平滑曲线将各点连接起来，即为U一I图线．四.数据处理实验中，在调节滑动变阻器滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡电压变换有规律，然后再对应地读电流值．然后在根据所取电压.电流最大值，选取适当横纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取点在坐标平面内分布尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些．五.注意事项(1)本实验中被测小灯泡灯丝电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．(2)本实验要作出U一I图线，要求测出一组包括零在内电流.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，电键闭合前变阻器滑片应位于图中A端．(4)加在灯泡两端电压不要超过灯泡额定电压．(5)连图线时曲线要平滑，不在图线上数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要画成折线。

六.误差分析本实验所描绘小灯泡U一I特性曲线本身就包含了一定定性特征，所以误差分析不是本实验主要实验目。

本实验误差主要来源于测量电路存在系统误差，即未考虑电压表分流，测得电流值比真实值大；其次还在着读数误差和作图时描点误差．考点一实验原理与操作[典例1]为探究小灯泡电功率P和电压U关系，小明测量小灯泡电压U 和电流I，利用P＝UI得到电功率。

实验所使用小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”，电源为12 V电池，滑动变阻器最大阻值为10 Ω。

(1)准备使用实物电路如图实­8­1所示。

请将滑动变阻器接入电路正确位置。

(用笔画线代替导线)图实­8­1(2)现有10 Ω.20 Ω和50 Ω定值电阻，电路中电阻R1应选________Ω定值电阻。

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〞〕。