第二章 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線

1、.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線學(xué)習(xí)目的1.理解電流表的內(nèi)接法和外接法，并會(huì)進(jìn)展正確選擇.2.理解滑動(dòng)變阻器的兩種接法，能進(jìn)展正確地應(yīng)用.3.學(xué)會(huì)描繪小燈泡的伏安特性曲線并掌握分析圖線的方法一、電表的讀數(shù)方法對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定準(zhǔn)確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)展讀數(shù)即可103 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法一樣，此量程下的準(zhǔn)確度是0.1 V和0.1 A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位2對(duì)于015 V量程的電壓表，準(zhǔn)確度是0.5 V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到

2、0.1 V.3對(duì)于00.6 A量程的電流表，準(zhǔn)確度是0.02 A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀，即讀到最小刻度的一半0.01 A.舉例：如圖1為電流表和電壓表的刻度盤圖1甲圖中，電流表使用0.6 A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數(shù)為0.44 A；當(dāng)使用3 A量程時(shí)，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A.乙圖中，電壓表使用3 V量程時(shí)，每小格為0.1 V，表針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時(shí)，每小格為0.5 V，表針示數(shù)為8.5 V.二、描繪小燈泡的伏安特性曲線1實(shí)驗(yàn)原理用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組U

3、，I值，在IU坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來，即得小燈泡的伏安特性曲線，電路圖如圖2所示圖22實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源46 V直流或電池組、小燈泡“4 V0.7 A或“3.8 V0.3 A、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干、鉛筆、坐標(biāo)紙3實(shí)驗(yàn)步驟1根據(jù)小燈泡上所標(biāo)的額定值，確定電流表、電壓表的量程，按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好實(shí)物圖注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器與小燈泡并聯(lián)部分電阻為零2閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I.3用同樣的方法測量并記錄幾組U和I，填入下表.次數(shù)12345678電壓U/V電流I/A4斷開開關(guān)，整理好器材4數(shù)

4、據(jù)處理1在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立直角坐標(biāo)系2在坐標(biāo)紙中描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)3將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線5實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析1結(jié)果：描繪出的小燈泡燈絲的伏安特性曲線不是直線，而是向橫軸彎曲的曲線2分析：燈泡燈絲的電阻隨溫度變化而變化曲線向橫軸彎曲，即曲線上的點(diǎn)與原點(diǎn)的連線的斜率變小，電阻變大，說明小燈泡燈絲的電阻隨溫度升高而增大6本卷須知1因IU圖線是曲線，本實(shí)驗(yàn)要測出多組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法2由于小燈泡的電阻較小，故采用電流表外接法3畫IU圖線時(shí)縱軸、橫軸的標(biāo)度要適中，使所描繪圖線占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜，不要畫成折線

5、，應(yīng)該用平滑的曲線連接，對(duì)個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去一、實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)器材的選擇例1在“描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，選擇“3 V0.5 A的小燈泡作為研究對(duì)象，請(qǐng)答復(fù)下面幾個(gè)問題：1以下實(shí)驗(yàn)器材中應(yīng)選擇_填入器材序號(hào)A電流表量程00.6 A, 內(nèi)阻約1 B電流表量程03 A，內(nèi)阻約1 C電壓表量程015 V，內(nèi)阻約10 kD電壓表量程03 V，內(nèi)阻約2 kE滑動(dòng)變阻器阻值0100 F滑動(dòng)變阻器阻值010 G電源電動(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻不計(jì)H開關(guān)S，導(dǎo)線假設(shè)干2在本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用_填“分壓或“限流接法，電流表應(yīng)采用_填“內(nèi)或“外接法3在圖3方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用實(shí)線代

6、替導(dǎo)線，將圖4中的器材連接成可供實(shí)驗(yàn)的電路圖3圖4答案1ADFGH2分壓外3見解析圖解析1燈泡額定電流為0.5 A，電流表選擇A；燈泡額定電壓為3 V，電壓表選擇D；為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇F；實(shí)驗(yàn)還需要電源、開關(guān)與導(dǎo)線，故需要的實(shí)驗(yàn)器材為：ADFGH；2描繪小燈泡伏安特性曲線要求電壓與電流從零開場變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法；3滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電流表采用外接法，電路圖如圖甲所示：根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖乙所示：二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例2如圖5甲所示為“測繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，小燈泡的額定電壓為

7、3 V.圖51在圖乙方框圖中畫出與實(shí)物電路相對(duì)應(yīng)的電路圖2完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，滑片應(yīng)停留在滑動(dòng)變阻器的最_選填“左或“右端；閉合開關(guān)后，逐漸挪動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓到達(dá)額定電壓；記錄如下8組U和I的數(shù)據(jù)，斷開開關(guān)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線.編號(hào)12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小燈泡發(fā)光情況不亮 微亮 逐漸變亮 正常 發(fā)光3數(shù)據(jù)分析：從圖線上

8、可以得知，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況是_圖線說明導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而_小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為_保存到小數(shù)點(diǎn)后一位答案1見解析圖2左見解析圖3先不變，后逐漸增大增大14.6 解析1與實(shí)物電路相對(duì)應(yīng)的電路圖如圖甲所示2為保護(hù)電路平安，開關(guān)閉合之前，題圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于最左端根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出小燈泡的IU圖線如圖乙所示3從圖線上可以得知，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況是先不變，后逐漸增大圖線說明導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大根據(jù)IU圖線可得電壓U3 V時(shí)，I0.205 A，所以小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為R 14.6 .1分別讀出下表中的電壓表和電流表的示數(shù)，并填

9、在表格中.電表所選量程測量值015 V03 V03 A00.6 A答案11.0 V2.20 V0.80 A0.16 A解析015 V的最小分度為0.5 V，讀數(shù)為11.0 V；03 V的最小分度為0.1 V，讀數(shù)為2.20 V；03 A的最小分度為0.1 A，讀數(shù)為0.80 A；00.6 A的最小分度為0.02 A，讀數(shù)為0.16 A.2在“描繪小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：小燈泡L“3.8 V0.3 A電壓表V量程05 V，內(nèi)阻約5 k電流表A1量程0100 mA，內(nèi)阻約4 電流表A2量程0500 mA，內(nèi)阻約0.4 滑動(dòng)變阻器R1最大阻值10 ，額定電流1.0 A滑

10、動(dòng)變阻器R2最大阻值500 ，額定電流0.5 A直流電源電動(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻不計(jì)開關(guān)S，導(dǎo)線假設(shè)干1在上述器材中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_2在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在圖中注明各元件的符號(hào)答案1R1A22見解析圖解析1此題滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，為了便于調(diào)節(jié)，應(yīng)中選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1.電流表A1的量程太小，故電流表應(yīng)選A2.2電路圖如下圖，因?yàn)闊襞莸碾娮璞容^小，電流表用外接法3在“描繪小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室備有以下器材供選擇：A待測小燈泡“3 V,0.6 AB電流表A1量程3 A，內(nèi)阻約為1 C電流表A2量程0.6 A，內(nèi)阻約為5 D電

11、壓表V1量程3 V，內(nèi)阻約為10 kE電壓表V2量程15 V，內(nèi)阻約為50 kF滑動(dòng)變阻器最大阻值為100 ，額定電流50 mAG滑動(dòng)變阻器最大阻值為10 ，額定電流1 AH電源電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻不計(jì)I開關(guān)及導(dǎo)線等1電流表應(yīng)選用_；電壓表應(yīng)選_；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_填器材前面的字母2在圖6甲實(shí)物圖中，有部分線已連好，要求小燈泡的電壓從零開場測量，請(qǐng)連成符合要求的完好的電路圖3開關(guān)閉合之前，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于_選填“A端“B端或“AB中間圖64某同學(xué)實(shí)驗(yàn)后作出的IU圖像如圖乙所示，那么當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.4 V時(shí)，燈泡的實(shí)際電阻是_ 結(jié)果保存兩位有效數(shù)字答案1CDG2見解析圖3A端4

12、4.4解析2要求小燈泡的電壓從零開場變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，完好電路圖如下圖3由題圖甲可知，測量電路與滑動(dòng)變阻器左側(cè)并聯(lián)，故為了保證電路的平安，開關(guān)閉合之前，滑片位置應(yīng)滑到A端；4由題圖乙可知，當(dāng)電壓為2.4 V時(shí)，電流I0.55 A，由R得：R 4.4 .1.多項(xiàng)選擇用伏安法測未知電阻Rx時(shí)，假設(shè)不知Rx的大約數(shù)值，為了選擇正確的電流表接法以減小誤差，可將儀器按圖1所示接好，只空出一個(gè)電壓表的一個(gè)接頭K，然后將K分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況，那么圖1A假設(shè)電流表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)接aB假設(shè)電流表示數(shù)有顯著變化，

13、K應(yīng)接bC假設(shè)電壓表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)接aD假設(shè)電壓表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)接b答案BC解析假設(shè)K從a移到b時(shí)，電流表讀數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用明顯，K應(yīng)接在b處，故A錯(cuò)誤，B正確；假設(shè)K從a移到b時(shí)，電壓表讀數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用明顯，K應(yīng)接在a處，故C正確，D錯(cuò)誤2要測繪一個(gè)標(biāo)有“3 V0.6 W小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作已選用的器材有：電池組電動(dòng)勢(shì)為4.5 V；電流表量程為0250 mA，內(nèi)阻約5 ；電壓表量程為03 V，內(nèi)阻約3 k；開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線假設(shè)干1實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選以下中的_填字母代號(hào)A滑動(dòng)變阻器最大阻

14、值20 ，額定電流1 AB滑動(dòng)變阻器最大阻值1 750 ，額定電流0.3 A2實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用以下圖中的_填字母代號(hào)答案1A2B解析1 根據(jù)“燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作可知控制電路必定為“分壓電路，而“分壓電路需要用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器，應(yīng)選A.2在1中已經(jīng)明確了控制電路，然后要選擇電流表的接法，題中3，而200，可知電壓表的分流作用不如電流表的分壓作用明顯，故而應(yīng)選擇電流表的外接法，綜上可知電路圖應(yīng)選用圖B.3圖2是小組同學(xué)在做“測繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖圖2圖31根據(jù)圖2在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；2調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖3

15、中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V讀數(shù)為：_、_、_、_.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為_和_答案見解析解析1由實(shí)物連接圖可知電路圖如下圖2電流表量程為0.6 A時(shí)，最小刻度為0.02 A，讀數(shù)讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位，所以表示數(shù)為0.10 A，表示數(shù)為0.24 A；電壓表量程為3 V時(shí)，最小刻度為0.1 V，應(yīng)估讀到0.01 V，所以表示數(shù)為2.00 V，表示數(shù)為0.28 V燈泡兩端電壓小，電流就小，故為同一組數(shù)據(jù)，為另一組數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律R18.3 ，R2 2.8 .4一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V0.5 A的字樣，如今要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的IU圖線現(xiàn)有以下器材供選擇：A電壓表05 V

16、，內(nèi)阻約10 k B電壓表015 V，內(nèi)阻約20 kC電流表03 A，內(nèi)阻約1 D電流表00.6 A，內(nèi)阻約0.4 E滑動(dòng)變阻器10 ，2 A F滑動(dòng)變阻器500 ，1 AG電源直流6 V、開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干圖41實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖4中_填“甲或“乙電路圖來完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說明理由：_.2實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_用字母序號(hào)表示3把圖5所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖圖5答案1甲描繪燈泡的IU圖線所測數(shù)據(jù)需從零開場，并要多取幾組數(shù)據(jù)2ADE3如下圖5在做“測繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有：電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源，額定電壓為2.5 V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)

17、變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線要求能測出盡可能多組數(shù)據(jù)，如圖6所示是沒有連接完的實(shí)物電路已連接好的導(dǎo)線有a、b、c、d、e、f六根圖61請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完好；2連好電路，閉合開關(guān)，挪動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表幾乎不偏轉(zhuǎn)，那么故障的原因可能是_；3排除故障后閉合開關(guān)，挪動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，假設(shè)要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向_端滑動(dòng)選填“左或“右；4圖線是曲線而不是過原點(diǎn)的直線，原因是_.答案1連線如圖2c段導(dǎo)線斷路或燈泡燈絲斷了3右4燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大解析1測繪小燈泡的伏安特性曲線要求滑動(dòng)變阻器使用分壓式接法，

18、這樣能使小燈泡兩端的電壓從零開場逐漸增大，小燈泡電阻與電流表內(nèi)阻往往相差不大，而且由于實(shí)物圖中已經(jīng)將電壓表負(fù)極與電流表正極和燈泡的左端連接好，只能將電壓表與燈泡直接并聯(lián)，采用電流表的外接法，這樣誤差較小2由于整個(gè)電路分成兩條支路，電壓表這條支路無故障，而燈泡這個(gè)支路出故障，只能是燈泡的燈絲斷了或c段導(dǎo)線斷路所致，導(dǎo)致電壓表直接接入干路，電阻過大，滑動(dòng)變阻器無法控制電流，電流表幾乎不偏轉(zhuǎn)3小燈泡的額定電壓為2.5 V，要增大電壓必須調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓滑動(dòng)變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的電壓增大，所以P要向右滑動(dòng)4從伏安特性曲線可以看出，電壓升高時(shí)，電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值增大，故曲線說明了燈絲的電阻隨著溫度升高而增大6要測繪額定電壓為2