实验1.绘测小灯泡I-U图像
第十一章 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线(练习题)(解析版)
第十一章电路及其应用实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线一、单选题：1.为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关S，通过移动滑动变阻器R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．由电流表和电压表得到的多组读数，描绘出的U－I 图象应是图中的()答案C解析由小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大知图C正确．2.以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是()A．这四个图象都是伏安特性曲线B．这四种电学元件都是线性元件C．①①是线性元件，①①是非线性元件D．这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻【解析】伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴的，所以A错误．线性元件并不只是说I－U图象是直线，而必须是过原点的直线，所以①①是线性元件，①①是非线性元件，B错误，C正确．在U－I图象中，过原点的直线的斜率才是导体的电阻．【答案】C3．某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U图象如图甲、乙、丙所示，则下列判断正确的是()甲乙丙A．只有乙正确B．甲、丙图曲线肯定是误差太大C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D．甲、乙、丙三图象都可能正确，并不一定有较大的误差【解析】本题的伏安特性曲线是I－U图象，图象中某点与原点连线的斜率的倒数表示导体在该状态下的电阻，图甲反映元件的电阻随电压的升高而减小，是非线性元件；图乙反映元件的电阻不随电压的变化而变化，是线性元件；图丙反映元件的电阻随电压的升高而增大，说明元件类似于小灯泡，综上所述，三种图象都有可能，故D对．【答案】D4.用伏安法测电阻R，按图中甲图测得的结果为R1，按乙图测得为R2，若电阻的真实值为R，则()甲乙A．R1＞R＞R2B．R1＜R＜R2C．R＞R1，R＞R2D．R1＝R＝R2【解析】用内接法测电阻有R1＞R，用外接法测电阻有R2＜R，所以R1＞R＞R2，选项A正确．【答案】A二、多选题5.如图所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出()A．通过电阻的电流与两端电压成正比B．电阻R＝0.5 ΩC．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1/tan α＝1.0 ΩD ．在R 两段加上6.0 V 的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C【解析】 由I －U 图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I 和U 成正比，A 正确；而电阻R ＝U I ＝105Ω＝2 Ω，B 错误；由于纵横坐标的标度不一样，故不能用tan α计算斜率表示电阻的倒数，C 项错误；在R 两端加上6.0 V 电压时I ＝U R ＝6.02 A ＝3.0 A ，每秒通过电阻横截面的电荷量q ＝It ＝3.0×1 C ＝3.0 C ，选项D 正确．【答案】 AD6.如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是( )图2－3－19A ．导体的电阻是25 ΩB ．导体的电阻是0.04 ΩC ．当导体两端的电压是10 V 时，通过导体的电流是0.4 AD ．当通过导体的电流是0.1 A 时，导体两端的电压是2.5 V 【解析】 由图象可知，导体的电阻： R ＝U I ＝50.2Ω＝25 Ω，当电压U 1＝10 V 时，电流I ＝U 1R ＝1025 A ＝0.4 A ，当电流I 2＝0.1 A 时，电压U 2＝I 2R ＝0.1×25 V ＝2.5 V . 【答案】 ACD7.一个标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图线表示，如图所示，肯定不符合实际的是( )【解析】 灯泡的电阻受温度的影响，不同电压下温度不同，其电阻也不同，随温度的升高电阻增大，所以本题选A 、B 、D.【答案】 ABD8.某导体中的电流随其两端的电压的变化图象如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．加5 V 的电压时，导体的电阻约是5 ΩB ．加11 V 的电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC ．由图可知，随着电压增大，导体的电阻不断减小D ．由图可知，随着电压减小，导体的电阻不断减小 【解析】【答案】 AD9．(多选)白炽灯接在220 V 电源上能正常发光，将其接在一可调电压的电源上，使电压从0 V 逐渐增大到220 V ，则下列说法正确的是( )A ．电流将逐渐变大B ．电流将逐渐变小C ．每增加1 V 电压而引起的电流变化量是相同的D ．每增加1 V 电压而引起的电流变化量是减小的【解析】 随着电压U 的增大，由I ＝UR 知，电流将逐渐变大，A 选项正确．随着电流、电压的增大，灯泡的亮度增大，灯丝温度升高．金属的电阻率随温度的升高而增大，所以灯丝的电阻值增大．根据欧姆定律I ＝U R ，在I －U 图象中，由于R 在增大，斜率k ＝1R 减小．其I －U 图象如右图所示．由图象可知，每增加1 V 的电压引起的电流变化量是减小的．【答案】 AD 三、非选择题10．在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，选择“3 V 0.5 A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：(1)下列实验器材中应选择________．(填入器材序号) A ．电流表(量程0～0.6 A, 内阻约1 Ω) B ．电流表(量程0～3 A ，内阻约1 Ω)C．电压表(量程0～15 V，内阻约10 kΩ)D．电压表(量程0～3 V，内阻约2 kΩ)E．滑动变阻器(阻值0～100 Ω)F．滑动变阻器(阻值0～10 Ω)G．电源E＝6 VH．开关S，导线若干(2)在本实验中，滑动变阻器应采用________(填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用________(填“内”或“外”)接法．(3)在虚线方框中画出实验电路图，并用笔画线代替导线，将图5中的器材连接成可供实验的电路．答案(1)ADFGH(2)分压外(3)见解析图解析(1)灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；(2)“测绘小灯泡的伏安特性曲线”要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；(3)实验电路图如图甲所示：根据电路图连接实物电路，实物电路如图乙所示：11.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室中所用小灯泡的规格为“3 V,1.5 W”， (1)某实验小组连接的实物图如图6甲所示，图中滑动变阻器应选用________(选填“A”或“B”)； A ．滑动变阻器 (10 Ω，1 A) B ．滑动变阻器 (1 kΩ，300 mA)(2)通过调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的示数如下表所示，当电压表的示数为1.0 V 时，电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数为________ A ；此时小灯泡的电阻约为________ Ω.(3)根据表中数据，在如图丙所给方格纸中描点并作出该灯泡的伏安特性曲线． (4)图线表明小灯泡灯丝电阻随温度的升高而________． 答案 (1)A (2)0.30 3.3 (3)见解析图 (4)增大解析 (1)测量小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始调节，所以电路采用分压式接法，为了方便调节，滑动变阻器选择总阻值较小的A.(2)根据题图乙可知，电流表示数为0.30 A ，R ＝U I ＝1.00.30 Ω≈3.3 Ω.(3)根据表中数据进行描点做图如下：(4)图线表明灯丝电阻随温度升高而增大.12.有一个额定电压为2.8 V ，功率约为0.8 W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I －U 图象，有下列器材供选用：A ．电压表(0～3 V ，内阻6 kΩ)B ．电压表(0～15 V ，内阻30 kΩ)C ．电流表(0～3 A ，内阻0.1 Ω)D ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.5 Ω)E ．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F ．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A)G ．直流电源(电动势4.5 V ，内阻不计)(1)用如图7甲所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图象可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________ Ω.(3)若将此灯泡与输出电压恒为6 V 的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________ Ω的电阻．(结果保留3位有效数字) 答案 (1)A D E (2)10 (3)11.4解析 (1)由题意可知，灯泡的额定电压为2.8 V ，则电压表的量程应大于2.8 V ，故电压表应选3 V 量程，选A ；由P ＝UI 可得，电流I ＝P U ＝0.82.8 A≈0.29 A ，故电流表应选D ；由电路图可知，要使电压从零开始调节，应采用分压式接法，滑动变阻器应选小电阻便于调节，故滑动变阻器选E.(2)由灯泡的伏安特性曲线图可知，当电压为2.8 V 时，电流为0.28 A ，故电阻：R ＝U I ＝2.80.28Ω＝10 Ω.(3)要使灯泡串联在6 V的电源上正常发光，则与之串联的电阻分压应为6 V－2.8 V＝3.2 V；此时电路中电流为0.28 A，故应串联的电阻：R′＝3.20.28Ω≈11.4 Ω.13.一个小灯泡上标有“4 V0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．有下列器材可供选择：A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．电源(直流6 V)、开关、导线若干图2(1)实验时，选用图2中________(填“甲”或“乙”)电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选________．(用字母序号表示)(3)把图3所示的实验器材用实线连接成实物电路图．图3答案(1)甲描绘灯泡的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)如图所示14.(1)图4甲为某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接．(用笔画线表示对应的导线)图4(2)如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图乙所示，U ＝________ V ；请结合图线丙算出此时小灯泡的电阻是________ Ω(结果保留三位有效数字)． 答案 (1)见解析 (2)2.30 11.5解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由于小灯泡的电阻较小，采用电流表外接法，如图所示：(2)电压表量程为3 V ，由题图乙所示电压表可知，其分度值为0.1 V ，示数为2.30 V ，由题图丙所图象可知，2.30 V 对应的电流为0.20 A ，此时灯泡电阻为：R ＝U I ＝2.300.20Ω＝11.5 Ω.15.做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接．小王的连接如图5甲所示，闭合开关S 前请老师检查，老师指出图中标示的①、①两根连线有一处错误，错误连线是________(填“①”或“①”)；图中标示的①、①和①三根连线有一处错误，错误连线是________(填“①”“①”或“①”)．小王正确连线后，闭合开关S 前，应将滑动变阻器滑片C 移到________处(填“A ”或“B ”)．闭合开关S ，此时电压表读数为________V ．缓慢移动滑片C 至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A.图5答案①①A00.32解析本实验的电路图如下：应该采用分压式、外接法，所以①、①两根导线有问题．实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拨到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0 V.题图乙中电流表的读数为0.32 A.16.在学校实验室中测绘一只“2.5 V,0.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列实验器材：A．电压表V(量程0～3 V～15 V，内阻很大)B．电流表A(量程0～0.6 A～3 A，内阻约为1 Ω)C．变阻器R1(0～10 Ω，0.6 A)D．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)E．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)F．开关S，导线若干图6(1)实验中应选用的滑动变阻器为________________；(填写序号)(2)在实验时小杰同学采用了如图6甲所示的实物电路，并且准备合上开关开始测量．则具体实验操作前该电路存在错误或需改进的地方有______________；_________________.(请写出两处)(3)在改正电路需改进之处后，小杰同学进行了实验，电流表示数比小灯泡中实际通过的电流________；(填“偏大” “偏小”或“相等”)(4)图乙是改进后的实验中得到的I－U图象，若I－U图象中的虚线①或①表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线________(填“①”或“①”)才是其真实的伏安特性曲线．答案(1)C(2)电流表应外接电流表量程太大滑线变阻器滑片应置于左端(任选两处)(3)偏大(4)①17．如图是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．图7图8(1)根据图7在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图8中的①、①、①、①所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．读数为：①________、①________、①________、①__________.两组数据得到的电阻分别为________和________．答案见解析解析 (1)由实物连接图可知电路图如图所示．(2)电流表量程为0.6 A 时，最小刻度为0.02 A ，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A ，①表示数为0.24 A ；电压表量程为3 V ，最小刻度为0.1 V ，应估读到0.01 V ，所以①表示数为2.00 V ，①表示数为0.28 V ．灯泡两端电压小，电流就小，故①①为同一组数据，①①为另一组数据，根据欧姆定律R 1＝U 1I 1＝2.00 V 0.24 A ≈8.3 Ω，R 2＝U 2I 2＝0.280.10Ω＝2.8 Ω.。
实验：描绘小灯泡伏安特性曲线
实验步骤 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
1. 电路选择 (1) 小灯泡的电阻较小，为减小实验误差，应采用电流表外接法 (2) 滑动变阻器采用分压式接法
实验步骤 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
2.按电路原理图连接好电路，把滑动变阻器的滑片调节到电压为0端
实验步骤 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
3.闭合开关s,把滑片调节到某个合适的位置，读出此时电压表的示 数U1和电流表的示数I1，记录U1，I1
出各对应点，用_一___条__平___滑_的曲线将这些点连接起来．
猜想
实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.电流表内接还是外接？
Rx> RVRA
Rx< RVRA
2.滑动变阻器是分压还是限流？
RE ≤U≤E
R＋R0
0≤U≤E
实验原理 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
2. 电路的选择：本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝 的电流和电压，描绘出伏安特性曲线．由于使用的小灯泡 是“3.8 V 0.3 A”的，正常发光时灯丝电阻约为13 Ω，
4
实验步骤
5
记住几个关键点
实验目的 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
1. 描绘小灯泡伏安特性曲线 2. 分析小灯泡伏安特性曲线的变化
实验原理 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
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
实验步骤 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
4.将滑片从A端附近向B端逐渐移动，重复步骤3，读出并记录对应 的多组不同的电压值和电流值
实验步骤 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
5.断开开关，拆开电路 6.以U为横坐标，I为纵坐标，建立直角坐标系，把所得的 多组数据描点画到平面直角坐标系中，将所描各点用平滑 曲线连接即得小灯泡的伏安特性曲线
教科版高中物理必修第三册精品课件 第2章 电路及其应用 5.实验 描绘I-U特性曲线
D.滑动变阻器R(标有“10 Ω
2 A”);
E.三个定值电阻(R1=1 kΩ、R2=2 kΩ、R3=3 kΩ)。
1 2
(1)某小组研究后发现,电压表的量程不能满足实验要求,为了完成测量,他
们将电压表进行了改装,在给定的定值电阻中选用最合适的电阻 R3 (选
规律。已知待测小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为几欧;该同学通过实验
作出小灯泡的I-U图像如图所示,则小灯泡正常工作时的电阻约为( B )
A.6.2 Ω
B.5.7 Ω
C.2.5 Ω
D.1.4 Ω
解析 由题图可知,额定电压U=2.5 V时,流过小灯泡的电流I=0.44 A,由欧姆
定律可知,此时小灯泡的电阻 R= =5.7 Ω,B正确。
图所示。
(3)①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是先不
变,后逐渐增大。
②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大。
③根据I-U图线可得电压U=3 V时,I=0.205 A,所以小灯泡正常工作时的电
阻约为
3
R=0.205
Ω=14.6 Ω。
对点演练
2.某同学想通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的
的F。
(2)由于滑动变阻器总阻值较小,因此滑动变阻器应采用分压接法;同时因
小灯泡内阻较小,故电流表采用外接法。
学习任务二
实验数据处理
典例剖析
【例题2】 如图甲所示为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图,
已知小灯泡的额定电压为3 V。
(1)在图乙方框中画出与实物电路相对应的电路图。
(2)完成下列实验步骤:
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 V0.3 A”B．电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.5 ΩC．电流表：量程0～3 A，内阻约为0.1 ΩD．电压表：量程0～5 V，内阻约为5 kΩE．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 AF．电池组：电动势6 V，内阻约为1 ΩG．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 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．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(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(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________．(用序号字母表示)．(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，小灯泡的额定电流I＝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8 Ω，调节不方便，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．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．（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：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．【说明】：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：R1标有“5 Ω2 A”，R2标有“100 Ω20 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．(1)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I－U图像．分析图像不是直线的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案(1)R1(2)实验电路如图所示(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R1.(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．【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。
小灯泡伏安特性曲线图实验数据
数字万用表伏安特性曲线图
120
120 100
80
电压表伏安特性曲线图
100 80 电流I/A
电流I/A
60 40 20 0 0 5 电压U/V 10 15
系列1
60 40 20 0 0 5 电压U/V
R^2=
0.963966
R^2=
指针：ln函数图像
4.8
4.6 y = 0.491x + 3.537 R² = 0.982 4.4 4.2 4
10.5 110.94 电压表 110.61 数字万用表
1.609438 1.94591 2.197225 2.351375 4.317755 4.522658 4.683797 4.70899 4.356965 4.544464 4.690246 4.706011
电压表伏安特性曲线图
系列1
d
10
15
电压U/V
80 60 40 20 0 0 5 电流I/A 10 15
测量数据I-U图像
测量数据I-U图像
计算值I-U图像
指针电压表：把I作为y轴，U为x轴，验证所得K和n 如上图所示，测量数据U-I图像与计算值数据U-I图像曲线重合 所以求得K、n正确。
120 100 电压U/V
80 测量数据I-U图像
3.8
系列1 线性 (系列1)
3.6 3.4
3.2
3 -1 0 1 2 3
斜率B=0.5018 n= 1.99282 电压/U 电流/mA 0 0
截距d=3.5345 k= 0.000873 0.5 28.44 0.8 30.98 1.1 32.95 1.4 38.06 2 45.88 2.5 51.94 3.5 62.63
江苏高三物理总复习教案：实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验六 描绘小灯泡的伏安特性曲线考纲解读 1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式.2.掌握伏安特性曲线的描绘方法.3.理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线．基本实验要求 规律方法总结1．实验原理(1)测多组小灯泡的U 、I ，并绘出I －U 图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系． 2．实验器材小灯泡“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V ～15 V”、电流表“0～0.6 A ～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较坐标纸、铅笔．3．实验步骤(1)画出电路图(如实验原理图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示的电路．(3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．(4)数据处理①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．(2)具体要求(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．3．注意事项(1)电路的连接方式：①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A.②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．能从零开始连续变化． (2)闭合开关S 前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝． (3)I －U 图线在U 0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U ＝1.0 V 左右绘点要密，以防出现较大误差． 4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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.考点一 对实验原理和电路设计的考查例1(2013·天津理综·9(3))要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；电键一个、导线若干．①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A)B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.图1解析①测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小额定电流大的A.②因为小灯泡两端的电压由零逐渐增加到 3 V ，故滑动变阻器应采用分压接法．灯泡的电阻R ＝U 2P ＝15 Ω，额定电流I ＝PU＝0.2 A ，由R ＝15 Ω＜ R A R V ＝ 15 000 Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.③在灯泡的I －U 图上作出电源的I －U 图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时P 灯＝IU ＝0.1×1 W＝0.1 W.答案 ①A ②B ③0.1考点二 对实验数据处理与分析的考查例2 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 ＝0.75×2 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制灯泡的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 k Ω) B ．电流表A 1(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”)．(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.图2(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________________________________________________________ ________________．解析(1)根据P＝I2R，估算出灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻较小，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6均可) 灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)创新实验设计描绘小电珠伏安特性曲线实验原理的迁移应用例3二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性．某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究．据了解，该二极管允许通过的最大电流为50 mA.(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极：当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断____ (填“左”或“右”)端为二极管的正极．(2)实验探究中他们可选器材如下：A．直流电源(电动势3 V，内阻不计)B．滑动变阻器(0～20 Ω)C．电压表(量程15 V、内阻约80 kΩ)D．电压表(量程3 V、内阻约30 kΩ)E．电流表(量程0.6 A、内阻约1 Ω)F．电流表(量程50 mA、内阻约50 Ω)G．待测二极管H．导线、开关为了提高测量精度，电压表应选用________，电流表应选用________．(填序号字母)(3)实验中测得的数据如下表，请在图3坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.图3(4)同学们将该二极管与阻值为100 Ω的定值电阻串联后接到输出电压恒为3 V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为________ W.解析(1)调到欧姆挡时，在多用电表的内部，电源的正极是接在黑表笔上，负极是接在红表笔上；(2)电源电压只有3 V，所以电压表选D；二极管允许通过的最大电流为50 mA，所以电流表选F.(4)在图中画出阻值为100 Ω的定值电阻的伏安特性图象，从图中找出两图象电流相同且电压之和等于3 V时的电流值大约是13 mA，则R的功率P＝I2R≈0.017 W.答案(1)左(2) D F (3)伏安特性曲线如图所示(4)0.017(在0.015～0.019范围内均可)35．电学实验电路设计的思路与方法1．首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等．其设计原则是：安全、方便、经济．2．在测量电路中，一般有电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻R x的关系，其中R0＝R A R V，若R x>R0，则设计为内接；若R x<R0，则设计为外接；若电表量程不合适，往往还要用定值电阻对电表进行改装．3．控制电路分滑动变阻器的分压式和限流式两种接法，两种接法的选择方法如下：(1)若采用限流式接法不能控制电流(或电压)满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路．(3)若实验中要求测量电路中电压从零开始变化，则必须采用分压式接法．(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．例4二极管是电子线路中常用的电子元件．它的电路符号如图4甲所示，正常使用时，“＋”极一端接高电势，“－”极一端接低电势．要描绘某二极管在0～8 V间的伏安特性曲线，另提供有下列的实验器材：电源E(电动势为8 V，内阻不计)：多用电表电压挡有五个量程，分别为2.5 V、10 V、50 V、250 V、500 V，可视为理想电压表；开关一个；滑动变阻器一个；表一块；导线若干．图4图5 图6(1)在图4的方框内画出测定二极管伏安特性曲线的电路原理图，多用电表在电路图中用表示，并注明多用电表电压挡所选量程．(2)利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管两端的电压时，电流从________(选填“红”或“黑”)表笔流入电表．(3)某同学通过实验得出了图5所示的伏安特性曲线图．接着，他又用该二极管、电源E和另一只固定电阻R等组成图6所示的电路，当闭合开关后，用多用电表的电压挡测得R两端的电压为0.8 V，由此可以判断固定电阻R的阻值大约为________Ω.审题与关联解析(1)由题意可知电流正向通过二极管时，二极管的电阻较小，故表应外接，由于要描绘二极管在0～8 V间的伏安特性曲线，故滑动变阻器应采用分压式接法，电源电动势为8 V，故多用电表的电压挡选10 V的．电路图如图所示．(2)利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管两端的电压时，电流从红表笔流入多用电表．(3)由闭合电路欧姆定律可知二极管两端的电压为7.2 V，据伏安特性曲线图可知二极管两端的电压为7.2 V时对应的电流是10 mA，故电阻R的阻值大约为80 Ω.答案(1)见解析图(2)红(3)801．图7为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5 V.图7(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，逐渐移动滑动变阻器的滑片，__________；③断开开关，……根据实验数据作出小灯泡的伏安特性曲线．(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．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，记录多组电流表和电压表的读数，直至电压达到其额定电压(2)见解析图解析(1)滑动变阻器为分压式接法，闭合开关前，应使小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，记录多组电流表和电压表的读数，直至电压达到小灯泡的额定电压．(2)与实物电路相应的电路图如图所示．2．如图8甲所示是某实验小组测绘电阻约为10 Ω的小电珠的伏安特性曲线的电路图，图乙是他们按照图甲所示的电路图在实物上连线的示意图，教师检查发现有一根导线的一端接错了地方，请你在图乙中的这根连线上画上“×”，并直接在图上画出这根导线的正确连线．图8答案见解析图解析由题图甲可看出，测量小电珠的伏安特性曲线的控制电路是滑动变阻器的分压式接法，测量电路是电流表外接法．正确连线如图所示．3．有一个小电珠上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小电珠的U－I图线，有下列器材供选用：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(5 Ω，10 A)F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．(用字母表示)(2)为使实验误差尽量减小，要求小电珠两端的电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(用字母表示)． (3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图9所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．图9答案 (1)A D (2)E (3)见解析解析 (1)因小电珠的额定电压为4 V ，为了保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故只能选用0～5 V 的电压表，故选A.由P ＝UI 得，小电珠的额定电流I ＝PU＝0.5 A ，故应选择0～0.6 A 量程的电流表，故选D. (2)由题意可知，小电珠两端的电压要从零开始变化且多取几组数据，故只能采用滑动变阻器的分压式接法，而分压式接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E.(3)小电珠内阻R ＝U 2P＝8 Ω，小于R 0＝R V R A ，故采用电流表外接法，故电路图和实物电路图如图所示．4．某同学查阅相关资料得到直流电动机转动时的U －I 特性曲线，如图10甲所示，该同学利用图乙所示的实验电路研究该直流电动机的转动情况，电路中使用恒压电源(输出电压值固定)，R 1是定值电阻(阻值为15 Ω)，R 2是滑动变阻器，是理想电流表，实验操作步骤如下：图10(1)闭合开关S 2前，调节滑动变阻器R 2，使其接入电路中的阻值________．(选填“最大”或“最小”)(2)先闭合开关S 1，开关S 2保持断开，此时电流表的示数为0.6 A ，则恒压电源输出电压为________V.(3)再闭合开关S 2，然后缓慢调节滑动变阻器使电动机恰好转动起来，此时电流表的示数为1.8 A ，直流电动机实际消耗的电功率为________W ，滑动变阻器接入电路中的阻值为________Ω. 答案 (1)最大 (2)9 (3)3.84 4.83解析 (2)电源输出电压：U ＝IR 1＝0.6×15 V＝9 V.(3)电动机的输入电流I M ＝I －I 1＝1.2 A ．由电动机的U －I 特性曲线可知，此时电动机的电压为U M ＝3.2 V ，所以P ＝U M I M ＝3.84 W ，R 2＝U －U M I M≈4.83 Ω.5．在研究规格为“6 V 3 W”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大．实验提供的电流表量程为0.6 A 、内阻约1 Ω ，电压表量程为10 V 、内阻约20 k Ω.(1)下列实验电路图，最合理的是________；(2)小灯泡接入电路前，某同学使用如图11所示的多用电表欧姆挡直接测量小灯泡的电阻，应将选择开关旋至________挡(填“×1”或“×10”)．图11(3)某同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图12所示，则小灯泡的电阻值随温度的升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．实验过程中，小灯泡消耗的功率为0.6 W时，小灯泡两端的电压是________V.图12答案(1)甲(2)×1(3)增大 2解析(1)实验要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器应选分压式接法，小灯泡的内阻较小，电流表应采用外接法，选甲图；(2)小灯泡的电阻较小，欧姆挡选“×1”挡即可；(3)由于图线向上弯曲，图线上的点与原点连线的斜率增大，故小灯泡的电阻值随温度的升高而增大．由图线可得小灯泡消耗的功率为0.6 W时，小灯泡两端的电压是2 V.6．(2013·福建·19(2))硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图13甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为 30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．图13②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.(ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1＝______ V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________ mA(保留两位小数)．(ⅱ)该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U x和通过的反向电流I x(表中“－”表示反向)，并在图14上建立I x －U x 坐标系，标出了与表中前5组U x 、I x 数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出I x －U x 图线.图14(ⅲ)由I x －U x 图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I x 与U x 成______(填“线性”或“非线性”)关系．答案 ①连线如图所示②(ⅰ)1.40 0.23(ⅱ)描点绘出I x －U x 图线如图所示(ⅲ)非线性。
电路三大I-U图像的分析与计算
1.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关时，滑动变阻
器的滑片P从b端滑到a端，电压表示数U与电流表示数Ｉ的变
化关系如图乙所示，下列说法不正确的是（ C ） A.电源电压是9V B.定值电阻R的阻值是6Ω C.滑动变阻器的阻值范围是0～18Ω D.若定值电阻R出现接触不良时，电流表示数为0，电压表示 数为9V
片在位置1时对应。下列判断正确的是（ C ）
A.电源电压为3V
B.滑片移动过程中，R2接入电路阻值变大 C.电阻R1的U-I图像一定与线段AB相交 D.滑片移动过程中电路消耗的总功率先变大后变小
6.如图甲所示的电路中，R1是定值电阻，电流表量程为0～ 0.6A，图乙是电阻箱R2的电功率与其电阻大小变化关系的部 分图像，则下列说法正确的是（ C ）
A.电源电压为6V
B.R1的阻值为20Ω C.R2能安全连入电路中的最小电阻值为10Ω D.R2为20Ω时，整个电路通电10s耗电32J
7.如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节 滑动变阻器的滑片P使阻值从最大变化到最小，两个电阻的 “U-I”关系图像如图乙所示则下列判断正确的是（ D ） A.电源电压为8V B.滑动变阻器的阻值变化范围为0～10Ω C.滑动变阻器阻值最大时，通电10s，R1产生的热量为8J D.滑动变阻器滑片在中点时，电路的总功率为1.8W
1 定值电阻I-U图像的分析与计算
（1）求R1
由
I U R
得：
R1
U I
4V 10 0.4 A
如果R2的滑片从一端滑到另一端，求电源电压
I最大=0.6A，U=6V
（2）求R2的最大值，I最小=0.2A，U1=2V
U2=U－U1=6V－2V=4V
R2
测绘小灯泡地伏安特性曲线及U—I图象地物理意义
一、测绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小灯泡的U 、I ，并绘出I －U 图象； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．实验器材小灯泡“3.8 V,0.3 A ”、电压表“0～3 V ～15 V ”、电流表“0～0.6 A ～3 A ”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．3．实验步骤(1)画出电路图(如图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路． (3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U 和电流值I ，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)数据处理①在坐标纸上以U 为横轴，I 为纵轴，建立直角坐标系． ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A. ②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．5．规律方法总结1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节围RER＋R0≤U≤E 0≤U≤E负载R上电流的调节围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2.(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．3．注意事项(1)电流表外接法：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接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包括零在的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法．(3)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，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.例1 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V 0.7 A”；电流表A1，量程3 A，阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，阻r V＝9 kΩ；标准电阻R1，阻值1 Ω；标准电阻R2，阻值3 kΩ；滑动变阻器R，阻值围0～10 Ω；学生电源E，电动势6 V，阻不计；开关S及导线若干．①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.甲 乙图1②乙同学又设计了如图2所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________ V.图2 图3③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你 在乙同学的基础上利用所供器材，在图3所示的虚线框补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号． 答案 ①5 ②4 ③见解析图解析 ①电压表的示数U ＝2.30 V ，所以灯泡L 的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5 Ω.②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3 V 时，R 2两端的电压U 2＝U V r V R 2＝39 000×3 000 V ＝1 V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1) V ＝4 V.③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0 V ，电流表的量程应变为0.7 A ，因此将电压表V 与标准电阻R 2串联改装成量程为4.0 V 的电压表，将电流表A 2与标准电阻R 1并联改装成量程为0.6 A ＋0.6×0.21 A ＝0.72 A 的电流表．故虚线框实验电路如图所示．例2 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，阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，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，阻不计)G．开关S和导线若干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”)．(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1234567U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70I/mA80155195227255279310图4(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________________________________________________________________________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)二、U—I图象的物理意义及其应用用图象表示物理规律具有直观、形象、简便、具体等显著优点，运用图象分析讨论某些物理问题不仅可以避免公式法繁锁的数字计算，而且可以对物理概念和物理规律理解更加深刻。
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(实验1：描绘小灯泡的伏安特性曲线)
名称限流接法分压接法电路图
闭合开关前滑片位置使滑动变阻器所用的电阻最
大(电阻R的电流最小)，滑片
应位于最左端
使滑动变阻器与负载R并联的电阻为零
(R的电流、电压为零)，滑片应位于最
左端
负载两端的电压调节范围
R
R0＋R
U～U0～U
1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．
2．分析I-U曲线的变化规律．
二、实验原理
1．实验电路：小灯泡的电阻很小，电流表采用外接法；因电压要求从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法．
2．曲线形状：以I为纵轴、U为横轴画出小灯泡的I-U图线，由于金属的电
阻率(电阻)随温度的升高而增大，其伏安特性曲线不是一条直线．
3.实验器材选取
①安全；②精确；③操作方便．
【实验要求】.以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：
A．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(I，U)，移动滑动变阻器的滑
动触头位置，每移动一次记下一组(I，U)值，共测出12组左右的数据
B．将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路．电
流表外接，滑动变阻器采用分压式，如右图示
C．开关闭合前，调节触头位置，使触头处于滑动变阻器的左端
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
以上各步骤顺序或者操作中存在错误或不妥之处，应如何改正将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来：_________________________________________________________________________________.
1.探究小灯泡L的伏安特性，连好图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，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是()
2.有一灯泡上标有“6 V0.1 A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻2.0 kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻3.0 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻2.0 Ω) D．电流表(0～6 A，内阻1.5 Ω)
E．滑动变阻器(30 Ω，2 A) F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)
G．学生电源(直流9 V)及开关、导线等
(1)要求电压从0 V开始测量．实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．
（2）开关闭合前，调节触头位置，使触头处于滑动变阻器的___________端（左、右、中间）；
实验中所用的电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．
3.有一灯泡上标有“6 V0.1 A”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用A．电压表(0～5 V，内阻2.0 kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻3.0 kΩ)
C．电流表(0～100 mA，内阻2.0 Ω) D．电流表(0～6 A，内阻1.5 Ω)
E．滑动变阻器(30 Ω，2 A) F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)
G．学生电源(直流9 V)及开关、导线等
（1）实验中所用的电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．
（2）画出实验电路图，要求电压从零开始测量_______
（3）根据你的实验电路，将图中所示的器材连成实验电路．
（4）该同学描绘出的IU图象应是图中的________．。