2013年实验专练8 描绘小灯泡的伏安特性曲线
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1 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 时间:_____年_____月____日 知识目标 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（10Ω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0-3V量程，当电压调到接近3V时，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U、I值，记录于表格。 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U、I值，记录于表格。 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。 6．用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
V A × 2
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。 记录表格： 次数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
电压U
电流I 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I=U/R.因此,当R为定值时,I—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℃,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. 3.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. 规律方法 1、对电路的连接： 用图（a）中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A，0.6A两档，内阻可忽略，电压表有15V，3V两档，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V。
(1)按要求在实物图上连线 (2)其次测量时电流表的指针位置如图（b）所示，其计数为 A
2、对图线的分析能力
例：一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U由0逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图像表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是（ ）
0 1 2 3 A 0
0.2 0.4 0.6
0.6 0.3
图b 图a 3
试题展示 1、某灯泡两端的电压为1V时，其电流为0.2A,当电压为2V时，其电流为0.3A，那么电压
为1.5V时，则( ) A．其电流一定为0.25A B．其电流一定大于0.25A而小于0.3A C．其电流一定大于0.2A而小于0.25A D．以上说法均不对
3、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，已备有以下器材:小灯泡、电压表、电流表、学生电源、开关，还需要的器材是 . 4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的器材有: 电压表V1(量程6V,内阻20KΩ) 电压表V2(量程20V,内阻60KΩ) 电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω) 电流表A2(量程0.6A,内阻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及导线若干. ①实验中要求电压表在0~6V范围内读取并记录下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,在上述器材中，电流表应选用 ，变阻器应选用 。 ②在图所示的方框中画出实验的原理图. 5、.用公式R＝U2／P求出"220V、40W”电灯泡灯丝电阻为1210欧姆。用多用电表的欧姆档测得其电阻只有90欧姆，下列说法正确的是( D ) A.两个电阻值相差悬殊是不正常的，—定是测量时读数错误 B.两个电阻值不同是正常的，因为欧姆表测量电阻时误差大 C.两个阻值相差悬殊是不正常的，可能出厂时把灯泡的功率写错了 D．两个阻值相差悬殊是正常的，1210欧姆是正常工作状态下电阻值(温度较高)，90欧姆是常温下的阻值
6、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据
0 U I A 0 U I B 0 U I C 0 U I D 4 （I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）： I（A） 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U（V） 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.
（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线. （3）如果某一电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中） 7、本实验中小灯泡（“3.8V，0.3A”）的电阻，备有下列器材： A、电压表（量程0～3V，内阻2kΩ） B、电压表（量程0～6V，内阻4kΩ） C、电流表（量程0～50mA，内阻20Ω） D、电流表（量程0～0.6A，内阻0.01Ω） E、滑动变阻器（阻值0～20Ω，额定电流1A） F、电池组（电动势12V，内阻不计） G、开关和导线 ①应选用的器材有哪些？②画出电路图
8、（1）现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡（图中作○×表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1～4V。 现有器材：直流电源E（电动势4V、内阻不计），电压表○V（量程4.5V，内阻约为4×
104Ω，电流表○A1（量程250mA，内阻约为2Ω），电流表○A2（量程为500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干。
如果既要满足要求，又要测量误差小，
应该选用的电流表是＿＿＿＿，右面两个电路应该选用的是＿＿＿。 9、某同学用图2所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象. ①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表：A1（量程100 mA，内阻约2Ω）；
A V
E R S
A
E R S
V
甲 乙 5
A2（量程0.6 A，内阻约0.3Ω)； 电压表：V1(量程5 V，内阻约5kΩ )；
V2（量程15 V，内阻约15Ω )； 电源：E1（电动势为1.5 V，内阻为0.2Ω）； E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）。 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_______，电压表_______,滑动变阻器___ __，电源_________.(填器材的符号) ②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为___________；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W. ③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的__________．
10、 表格中所列数据是测量小灯泡 U-I关系的实验数据： U/(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215
(1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 （填“甲”或“乙”）；
（2）在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 （填“变大”、“变小”或“不 变”）；
A V S 图甲
A V S 图乙
R b
a
图丙
