实验一测小灯泡伏安特性曲线

实验一：测量小灯泡的伏安特性曲线 一、实验原理 根据伏安法测电阻，测出多组 U-I 值，然后做出 U-I 图像。线性元件的伏安特 性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率是线性元件的电阻；非线性元件的伏 安特性曲线是一条曲线。

二、实验的考察层次 层次 1： 仪器的读数（电压表和电流表的读数） 层次 2： 实验电路图。滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。 层次 3： 仪器的选择：滑动变阻器选小电阻。 层次 4：数据处理。设计坐标，做 U-I 图像，或者 I-U 图像，计算电阻。 层次 5：电表量程不够时需要改装电表（改装电压表所需的电阻与电压表内阻 几乎相当，改装电流表所需的电阻与电流表内阻几乎相当）【 2016 天津与 2012 四川相似度很高】

三、高考题呈现的特点 1. 主要考察了电路图的分压接法电路图及实物图的连接。

2. 仪器的选择问题，滑动变阻器的选择【电压表根据小灯泡的额定电压选择， 电流

表根据小灯泡的额定电流选择，滑动变阻器选小电阻】 3. 内外接法的误差分析

4. 根据测出的数据做U-I图像(注意图像都是曲线)

【典型立体剖析】 考点1:实验原理和仪器选择 ★★［例1］在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有： A .小灯泡：规格为“ 3.8 V 0.3 A” B .电流表：量程 0〜0.6 A，内阻约为0.5 Q C.电流表：量程 0〜3 A，内阻约为0.1 Q D .电压表：量程0〜5V，内阻约为5 k Q E. 滑动变阻器：阻值范围 0〜10 Q额定电流2 A F. 电池组：电动势 6 V，内阻约为1 Q G. 开关一只，导线若干 (1) 为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从 0逐渐增大到3.8 V且能方便地进 行调节，因此电流表应选 _________ .(填器材前选项)

(2) 根据你选用的实验电路，将如图所示的器材连成实物电路.

答案 (1)B (2)见解读图 解读 (1)因小灯泡的额定电流为 0.3 A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流 表选B.

(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实 物电路如图乙所示. ★★［例2］有一个小灯泡标有“ 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•现有下列器材供选择：

A .电压表（0〜5 V，内阻10 k Q） B .电压表（0〜15 V，内阻20 k Q） C. 电流表（0〜3 A,内阻1 Q） D .电流表（0〜0.6 A，内阻0.4 Q） E. 滑动变阻器（10 , 2 A） F. 滑动变阻器（500 , 1 A） G. 学生电源（直流6 V）、开关、导线若干 （1）实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：

r®n （2）实验中所用电压表应选用 ________ .（用序号字母表，电流表应选用 __________ ，滑动变阻器应选用

（3）把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图. 解读 因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故 采用如图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数 据.因小灯泡额定电压为 4 V，则电压表选0〜5 V的A而舍弃0〜15 V的B,小灯泡的额

答案（1）描绘小灯泡的I — U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 （2）A D E （3）如下图所示.

考点2：数据处理及误差分析 ★★★【例3】图中所示器材为某同学测绘额定电压为 2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的 实验器材.

定电流1= 0.5 A，则电流表只能选 D.滑动变阻器

F的最大阻值远大于小灯泡内阻

节不方便，故舍去 •小灯泡内阻为电流表内阻的 04=20倍，电压表内阻是小灯泡的

10X 103

8 =1 250倍，故电流表采用了外接法.

图图2 (1) 根据实验原理，用笔画线代替导线，将图 1中的实验电路图连接完整.

(2) _____________________________________________________ 开关S闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于 ______________________________________ 端•(选填“ A端”、 “B端”或“ AB中间”)

(3 )实验中测得有关数据如下表: UV 0.40 0 $0 1 20 1 60 2 00 2 4D 2 80 1A 0.1D OJ6 0.20 on 0.25

根据表中的实验数据，在图 2中画出小灯泡的I-U特性曲线.

【说1.实验原理图2.数据描点，画图 ★★【例4】用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验•小灯泡标有 “6 V 3 W”的字样，铅蓄电池的电动势为 8 V，滑动变阻器有两种规格： Ri标有“ 5 Q 2 A”，R2标有“ 100 Q 20 mA ” •各电表的量程如图甲所示•测量时要求小 灯泡两端的 电压从零开始，并测多组数据. 甲 (3) 4.0 (4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻 (或电阻率)变大

解读(1)由于电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如果选用 R2,滑 动变阻器中的电流会超过 20 mA，故选 RI.(2)实验电路中电流表外接，滑动变阻器采用分 压式接法.(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻 (或电阻率)变 大.

⑴滑动变阻器应选用 分压接法选小电阻 (2)用笔画线代替导线，把图甲中的实物连成实验电路 (有部分连线已接好)；

(3) 测量时电压表示数如图乙所示，则 U = V ; (4) 某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的 的 原 I - U图像•分析图像不是直线

因

答案(1)&⑵实验电路如图所示 【高考题赏析】 1. ★【2009天津3 6】为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图甲所示的电路后闭合开关, 通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由 答案：C 点评：此题主要考察的是小灯泡的实验伏安特性曲线，电阻是逐渐增大的。 2. ★★【2012安徽21】如图所示为 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.

C D ® * ® - R I—'I_< -

E

解读（1）滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻 器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱•闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑 片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压.

（2）与实物电路相应的电路图如图所示. 答案（1）①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱 ②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和 电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压 （2）如解读图所示

点评：1.考察了实验电路图（两图的转化）2.考察了实验步骤，主要是滑动变阻器采用分压 接法，首先得将电阻调到最小。

3. ^^【2014新课标II】在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 Rx约为20^ 1，电压表◎的

内阻的为2k门，电流表）0勺内阻约为1011 ,测量电路中电流表的连接表的连接方式如图 （a）或图（b）所示，结果由公式 Rx= U计算得出，式中 U与I分别为电压表和电流表的 I

示数。若将图（a）和图（b）中电路图测得的电阻值分别记为 Rx1和Rx2，则 _____________ （填“Rx1或“Rx2）“更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1 ________ （填 大于” 等于” 或小于”真实值，测量值 Rx2 _______________ （填大于”等于”或小于”真实值。 4. ★★【2015浙江22 10 分】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。

(1) 根据图甲画出实验电路图。 ⑵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0.6A,电压表量程为 3V。所示读数为：①、②、③、④。两组数据得到的电阻分 别为和。

【说明】：1.电压表和电流表读数时一定要估读一位，有两位小数。 【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析： (1) 要会根据实物图画电路图。 (2) 能够正确读出电流表和电压表的数值。 【解读】⑴根据实物图画出电路图如图 (2)由实物图可知，电流表接的是 0.6A的量程,电压表接的是 3V的量程,因此①的读数为 0.02A >5=0.10A,②的 读数为 0.02A >12=0.24A,③的读数为 0.1V >20.0=2.00V,④的读数为 0.1V >2.7=0.27V。

两组数据得到的电阻 二200 Q =8.3 Q 2艮土二027 Q =2.7 Q I, 0.24 I2 0.10

答案：⑴ F L 1 4

(2) ① 0.10A ② 0.24A ③ 2.00V ④ 0.27V (8.3 ± 0.1) (2.7 ± 0.1)后两空答案可互换) 点评：此题考察了伏安特性曲线的电路图和电表读数，电阻计算，考察的比较基础。 5. ★★【2014浙江22 10 分】小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其