实验一 测小灯泡的伏安特性曲线

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)见解析图解析(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．解析 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 Ω 2 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)变大解析(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。

由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是（）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．解析(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)如解析图所示点评：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200Ω，电压表○V 的内阻的为2k Ω，电流表○A 的内阻约为10Ω，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=IU计算得出，式中U 与I 分别为电压表和电流表的示数。

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。

(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。

【解析】(1)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R 1=11U 2.00I 0.24=Ω=8.3Ω,R 2=22U 0.27I 0.10=Ω=2.7Ω。

答案：(1)(2)①0.10A ②0.24A ③2.00V ④0.27V (8.3±0.1)Ω (2.7±0.1)Ω(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电阻值。

(1)图甲是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。

(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图乙所示。

在图中,由电流表外接法得到的数据点是用(选填“○”或“×”)表示的。

(3)请你选择一组数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为Ω。

【说明】1.内外接的误差分析。

2.根据数据作图，求电阻【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)知道内接法和外接法的连接方式;(2)知道物理作图方式。

【解析】(1)根据外接法的连接方式连接实物图。

(2)用“×”表示的数据点是由电流表外接法得到的,R=(1.1～1.3)Ω。

(3)用“○”数据点连线,R=(1.5～1.7)Ω。

答案:见解析【题目不合适】★★【2011·广东·T34（2）)】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。