实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线

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第4讲 实验六 描绘小灯泡的伏安特性曲线
热点 实物连线及数据处理
【典例1】 一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图7－4－1甲
所示的电路图．请回答下列问题：

图7－4－1
(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．
(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(填“大
于”、“等于”或“小于”)真实值．
(3)闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表
的示数调为零．原因可能是图中的________(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”)处接触不良．
(4)实验测得表格中的7组数据．请在图7－4－2中的坐标纸上作出该元件的I－U图线．

(5)为了求元件Q在I－U图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R＝UI求得．乙
同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R＝1k求得．其中________(填“甲”或“乙”)同学
的方法正确．
【变式跟踪1】 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[z,zs,tep.com] 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”)．

序号 电压/V 电流/A
1 0 0
2 0.40 0.02
3 0.80 0.05
4 1.20 0.12
5 1.60 0.20
6 2.00 0.31
7 2.40 0.44
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(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
1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20[ 2.70
I/mA 80 155 195 227 255 279 310
请你根据实验数据在图7－4－3中作出灯泡的U－I图线．

(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
______________________________________________________________．
电路设计及电表的灵活选取
【典例2】 已知一个标有 “2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的R－U特性如图7－4－4所
示．某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U
变化的图象．
可供选择的器材有：
电流表A1(量程100 mA，内阻约2 Ω)； 电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.3 Ω)；
电压表V1(量程1 V，内阻500 Ω)； 电压表V2(量程15 V，内阻1 kΩ)；
定值电阻R1(电阻为1 kΩ)； 定值电阻R2(电阻为10 kΩ)；
滑动变阻器R0(0～10 Ω，2 A)； 电池E(电动势为3 V，内阻很小)；
导线若干和开关S一个．
(1)利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电
流表________，电压表________，定值电阻________(填所选器材的符号)．
(2)在方框内画出该同学的实验电路图．
(3)在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为________ V.
作业题
1.一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样．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[中教网] 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)．
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(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．调节滑动变阻器滑片的位置保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大；
C．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U1，I1)，移动滑动变阻器的滑片，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．
2．(2012·安徽卷，21Ⅱ)图7－4－5为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知
小灯泡额定电压为2.5 V.
(1)完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________；
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________；
③断开开关，„„根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．

3．有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U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 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻1 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7－4－6甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：
____________________________________________________________.
(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

________．
4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2.5 W”的小灯泡\，
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导线和开关外，还有：
A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)
B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)
C．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω)
D．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)
E．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
G．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均
用序号字母表示)．
(2)请按要求将图7－4－7中所示的器材连成实验电路．

图7－4－7
(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图7－4－8所示．现把实验中使用
的小灯泡接到如图7－4－9所示的电路中，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，定值电
阻R＝9 Ω，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)