高三物理一轮复习 第七章 恒定电流 第5讲 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线

【解析】 实物图如图所示；由图知电流表量程为 0.6 A， 所以读数为 0.44 A；电源内阻为 1 Ω，所以当外电路总电阻等于 电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压等于 1.5 V，由图知当小灯泡电压等于 1.5 V 时电流约为 0.38 A，此时

电阻约为 4 Ω，并联后的总电阻为 1 Ω，所以需要 4 个小灯泡， 小灯泡消耗的总功率约为 P＝RU外2 ＝11.52 W＝2.25 W.
(2)闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片应移到使小灯泡分得电压 为 0 的一端，从而使开关闭合时小灯泡电压能从 0 开始变化，同 时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧坏灯 丝．
(3)I－U 图线在 U＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在 U＝1.0 V 左右绘点要密，以防出现很大误差．
(1)根据图 1 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 2 中的①②③④所示，电流表量程为 0.6 A，电压表量程为 3 V．所 示读数为：①________；②________；③________；④________．两 组数据得到的电阻分别为________和________．
六、误差分析 1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的 影响会带来误差． 2．电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则 读数． 3．在坐标纸上描点，作图带来误差．
规律·方法·技巧
【考题随练 1】 (2015·浙江)图 1 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．
【解析】 (1)从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电 流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，故电路图如图所示．
(2)电流表的量程为 0.6 A，所以每小格表示的分度值为 0.02 A，故①的读数为 0.10 A，②的读数为 0.24 A；电压表的量 程为 3 V，则每一小格表示 0.1 V，所以③的示数为 2.00 V，④的 示数为 0.27 V，电压小，两端的电流小，故①④为同一组数据， 故得到的电阻为 R＝00.2.17 Ω＝2.7 Ω，②③为另外一组数据，故 得到的电阻为 R＝02.2.04 Ω＝8.3 Ω
(4)电流表选择 0.6 A 量程，电压表量程选择视小灯泡的额定 电压而定，即使用的若是“3.8 V 0.3 A”的小灯泡，选用电压 表的 15 V 量程，若使用“2.5 V 0.6 A”的小灯泡，则选用电压 表的 3 V 量程．
(5)保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加到额定值，记录 电流 I 后马上断开开关．
U(V) I(A)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
U(V) 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 I(A)
4.拆除电路，整理仪器．
【名师点拨】 实验注意事项 (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 阻较小，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，目的是为了使小灯泡两端 的电压能从 0 开始连续变化．
①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表 的示数从零开始逐渐增大．请按此要求用笔画线代替导线在图甲 实物接线图中完成余下导线的连接；
②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数 为________A.
③该小组描绘的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断， 将________只相同的小灯泡并联后，直接与电动势为 3 V、内阻 为 1 Ω的电源组成闭合回路，可使小灯泡的总功率最大，其总功 率的值约为________W(保留两位小数)
四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动 变阻器采用分压式接法，按图所示的原理图连接好实验电路．
2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无 误后，闭合开关 S.
3．移动滑动变阻器滑片位置，测出 12 组左右不同的电压值
U 和电流值 I，并将测量数据填入表格中，断开开关 S.
(6)误差较大的点要舍去，I－U 图线应是平滑曲线而非折线． (7)建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴 选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标 纸．
五、数据处理(画出伏安特性曲线) 1．在坐标纸上以 U 为横轴，I 为纵轴，建立坐标系． 2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横 轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)． 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．
2．小灯泡“3.8 V 0.3 A”的电阻很小，当它与电流表(量程 为 0.6 A)串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出 小灯泡的伏安特性曲线，即测出 U、I 的值，电流表应采用外接 法；为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采 用分压式接法．
三、实验器材 小灯泡、4～6 V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、 导线若干、开关．
【答案】 (1)如图
(2)①0.10 A、②0.24 A、③2.00 V、④0.27 V．(8.3±0.1) Ω和 (2.7±0.1) Ω，如填为(2.7±0.1) Ω和(8.3±0.1) Ω也行
【考题随练 2】 (2015·福建)某学习小组探究一小灯泡在不 同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导 线的连接．
【答案】 见解析 0.44 4 2.25
【考题随练 3】 (2013·天津)要测绘一个标有“3 V 0.6 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：
第5讲 实验：描绘小灯泡的 伏安特性曲线
梳理基础·强化训练
基础知识清单 一、实验目的 1．描绘小灯泡的伏安特性曲线 2．分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律
二、实验原理 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 坐标系中描出各对应 点，用一条平滑曲线将这些点连接起来，就可以得到小灯泡的伏 安特性曲线．