描繪小燈泡的伏安特性曲線

現(xiàn)在是1頁\一共有48頁\編輯于星期六1.能描繪小燈泡的伏安特性曲線，并能分析曲線的變化規(guī)律．2.能處理相關(guān)的拓展性實驗．現(xiàn)在是2頁\一共有48頁\編輯于星期六【實驗?zāi)康摹?.描繪小燈泡的伏安特性曲線．2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律．【實驗原理】1.用________測出流過小燈泡的電流，用________測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U-I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用__________的曲線將這些點連接起來．電流表電壓表一條平滑現(xiàn)在是3頁\一共有48頁\編輯于星期六2.電路的選擇：本實驗用伏安法測量在不同電壓下燈絲的電流和電壓，描繪出伏安特性曲線．由于使用的小燈泡是“3.8V0.3A”的，正常發(fā)光時燈絲電阻約為13Ω，阻值較小，因此應(yīng)該用電流表________電路；由于要測小燈泡在不同電壓下的電流、電壓，電壓取值范圍要盡量大，因此滑動變阻器應(yīng)該用________接法電路．電路圖如圖所示．外接法分壓式現(xiàn)在是4頁\一共有48頁\編輯于星期六【實驗器材】學(xué)生電源(4～6V直流)、小燈泡“4V0.7A”或“3.8V0.3A”、電流表(內(nèi)阻較小)、電壓表(內(nèi)阻很大)、開關(guān)和導(dǎo)線、______________、坐標(biāo)紙、鉛筆．【實驗步驟】1.確定電流表、電壓表的量程，連接好電路．(注意開關(guān)應(yīng)________，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為_____)2.閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，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的值．滑動變阻器斷開零現(xiàn)在是5頁\一共有48頁\編輯于星期六3.用同樣的方法測量并記錄約12組U值和I值．4.斷開開關(guān)S，整理好器材．5.在坐標(biāo)紙上，以U為橫坐標(biāo)、I為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，連接各點得到I-U圖線．(注意：連接各點時，不要出現(xiàn)折線)現(xiàn)在是6頁\一共有48頁\編輯于星期六【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)測量的數(shù)據(jù)把電壓表和電流表的各組數(shù)據(jù)填入下表中，然后作出I-U圖線.次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A現(xiàn)在是7頁\一共有48頁\編輯于星期六【實驗結(jié)論】描繪出的圖線是一條________．它的斜率隨電壓的增大而________，這表明小燈泡的電阻隨電壓(溫度)升高而________．燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大．燈絲不發(fā)光時溫度是室溫，正常發(fā)光時溫度很高，其電阻率的變化是很顯著的，所以燈絲的阻值隨小燈泡兩端電壓的升高而明顯增大，其IU圖線不再是過原點的直線．曲線減小增大現(xiàn)在是8頁\一共有48頁\編輯于星期六【注意事項】1.電路的連接方式．(1)電流表應(yīng)采用外接法，因為小燈泡(3.8V0.3A)的電阻很小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大．(2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，目的是使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化．2.閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時小燈泡的電壓從零開始變化，同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲．現(xiàn)在是9頁\一共有48頁\編輯于星期六3.I-U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U0＝1.0V左右描點要密，以防出現(xiàn)較大誤差．4.電流表選擇0.6A量程，電壓表量程的選擇視小燈泡的額定電壓而定．即若使用“3.8V0.3A”的小燈泡，選用電壓表的15V量程；若使用“2.5V0.6A”的小燈泡，則選用電壓表的3V量程．5.當(dāng)小燈泡的電壓接近額定值時要緩慢增加，到額定值記錄后馬上斷開開關(guān)．6.誤差較大的點要舍去，IU圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線．現(xiàn)在是10頁\一共有48頁\編輯于星期六【誤差分析】1.測量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造成測得的I值比真實值大．2.描繪IU圖線時作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差．3.測量時讀數(shù)不準(zhǔn)確和在坐標(biāo)紙上描點不準(zhǔn)確引起的誤差．現(xiàn)在是11頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在是12頁\一共有48頁\編輯于星期六典題演示1(2016·鎮(zhèn)江一模)有一個額定電壓為3.8V，額定功率約為1W的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這只燈泡的I-U圖線，有下列器材可供選用：A.電壓表V1(0～6V、內(nèi)阻約為5kΩ)B.電壓表V2(0～15V、內(nèi)阻約為30kΩ)C.電流表A1(0～3A、內(nèi)阻約為0.1Ω)D.電流表A2(0～0.6A、內(nèi)阻約為0.5Ω)E.滑動變阻器R1(10Ω、5A)實驗儀器與電路的選擇現(xiàn)在是13頁\一共有48頁\編輯于星期六F.滑動變阻器R2(200Ω、0.5A)G.蓄電池(電動勢6V、內(nèi)阻不計)H.開關(guān)、導(dǎo)線現(xiàn)在是14頁\一共有48頁\編輯于星期六(1)請在方框內(nèi)畫出該實驗的原理電路圖．(2)實驗中，電壓表選________，電流表選________，滑動變阻器選________．(用序號字母表示)(3)測得該燈泡的伏安特性曲線如圖所示．由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為________Ω；若將此燈泡與電動勢12V、內(nèi)阻為1Ω的電源相連，要使燈泡正常發(fā)光，需串聯(lián)一個阻值為________Ω的電阻．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)ADE1633現(xiàn)在是15頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在是16頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在是17頁\一共有48頁\編輯于星期六實驗數(shù)據(jù)的處理與誤差分析現(xiàn)在是18頁\一共有48頁\編輯于星期六A.電壓表V(量程3V、內(nèi)阻約3kΩ)B.電流表A1(量程1500mA、內(nèi)阻約0.02Ω)C.電流表A2(量程500mA、內(nèi)阻約0.6Ω)D.滑動變阻器R1(0～10Ω)E.滑動變阻器R2(0～100Ω)F.電源E(電動勢4.0V、內(nèi)阻不計)G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干H.待測燈泡L(額定功率0.75W、額定電壓未知)現(xiàn)在是19頁\一共有48頁\編輯于星期六(1)在實驗過程中，B小組的同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，在下面圖(a)所給的虛線框中畫出實驗的電路原理圖．上述器材中，電流表選________(填“A1”或“A2”)；滑動變阻器選________(填“R1”或“R2”)．圖(a)圖(b)

A2

R1

現(xiàn)在是20頁\一共有48頁\編輯于星期六2.5(2.4～2.6均可)

燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作時的電阻(或燈泡電阻隨溫度升高而變大)

現(xiàn)在是21頁\一共有48頁\編輯于星期六甲

現(xiàn)在是22頁\一共有48頁\編輯于星期六(2)用平滑的曲線連接各點，不要畫成折線．

乙(3)根據(jù)圖象結(jié)合P＝UI＝0.75W，看出額定電壓約等于2.5V，這是因為燈泡在不放光時的阻值小于正常工作時的阻值．

現(xiàn)在是23頁\一共有48頁\編輯于星期六實驗拓展與創(chuàng)新圖1

現(xiàn)在是24頁\一共有48頁\編輯于星期六圖2

(1)請根據(jù)圖1將實物圖2中未連接好的電路連接好．現(xiàn)在是25頁\一共有48頁\編輯于星期六

(2)由實物圖可知，在閉合開關(guān)S前，滑動變阻器a的滑片應(yīng)置于最________(填“左”或“右”)端．(3)實驗一：在20℃的室溫下，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，測量得到LED的U1U2曲線為圖3中的a曲線．已知鋰電池的電動勢為3.77V，內(nèi)阻不計，LED的正常工作電流為20mA，定值電阻R0的電阻值為10Ω，由曲線可知實驗中的LED的額定功率為________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，LED的電阻隨著電流的增大而________(填“增大”“減小”或“不變”)．右0.066減小現(xiàn)在是26頁\一共有48頁\編輯于星期六圖3

現(xiàn)在是27頁\一共有48頁\編輯于星期六(4)實驗二：將LED置于80℃的熱水中，測量得到LED的U1U2曲線為圖3中的b曲線．由此可知：溫度升高，LED的電阻將________(填“增大”“減小”或“不變”)．【解析】(1)所連實物圖如圖所示．

減小現(xiàn)在是28頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在是29頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在是30頁\一共有48頁\編輯于星期六1.(2016·常州一模)某學(xué)習(xí)小組欲探究小燈泡(“3V1.5W”)的伏安特性，可提供的實驗器材如下：A.電池組：電動勢約4.5V，內(nèi)阻可不計．B.雙量程的電壓表V1：量程為0～3V、內(nèi)阻約為3kΩV2：量程為0～15V、內(nèi)阻約為15kΩC.雙量程的電流表A1：量程為0～0.6A、內(nèi)阻約為1ΩA2：量程為0～3A、內(nèi)阻約為0.1Ω現(xiàn)在是31頁\一共有48頁\編輯于星期六D.滑動變阻器R：阻值范圍0～10Ω、允許通過最大電流為2A.E.開關(guān)S，導(dǎo)線若干.在盡量提高測量精度的情況下，請回答下列問題：(1)根據(jù)以上器材，用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖甲連接成完整電路．(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑動片應(yīng)移到________(填“A”或“B”)端．A

現(xiàn)在是32頁\一共有48頁\編輯于星期六甲

乙

現(xiàn)在是33頁\一共有48頁\編輯于星期六2.8～3.0

現(xiàn)在是34頁\一共有48頁\編輯于星期六【解析】(1)連線不要交叉，連線如圖1所示．(2)保證開關(guān)閉合時，待測電路部分的電壓從零開始變化，故滑片應(yīng)移到A端．圖1

現(xiàn)在是35頁\一共有48頁\編輯于星期六(3)描點后用平滑的曲線連接各點，不要畫成折線．(4)小燈泡常溫下的電阻應(yīng)該取電壓和電流較小時，圖線的最左邊一小段求解，取一個點用歐姆定律求解．圖2

現(xiàn)在是36頁\一共有48頁\編輯于星期六A

左

現(xiàn)在是37頁\一共有48頁\編輯于星期六(4)利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出小燈泡的U-I圖線．現(xiàn)在是38頁\一共有48頁\編輯于星期六(5)他們在U-I圖象上找到小燈泡工作電壓為2.0V時的坐標(biāo)點，計算此狀態(tài)的電阻值時，小明提出用圖象上該點的曲線斜率表示小燈泡的阻值；小華提出該點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示小燈泡的阻值．你認為________(填“小華”或“小明”)的方法正確．【解析】(1)為了使小燈泡兩端電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器采用分壓式，應(yīng)選擇阻值小的變阻器．(2)小燈泡的阻值較小，采用電流表外接法，電壓表的量程根據(jù)實驗記錄數(shù)據(jù)應(yīng)選3V量程．小華

現(xiàn)在是39頁\一共有48頁\編輯于星期六(3)小燈泡兩端電壓需從零開始逐漸變大，故閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)滑至左端．甲

現(xiàn)在是40頁\一共有48頁\編輯于星期六(4)作圖時應(yīng)畫成平滑的曲線，不要畫成折線．

(5)計算電阻的數(shù)值應(yīng)運用歐姆定律，小華正確．乙

現(xiàn)在是41頁\一共有48頁\編輯于星期六3.(2014·南師附中)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，現(xiàn)除了有一個標(biāo)有“5V2.5W”的小燈泡，導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A.直流電源(電動勢約為6V，內(nèi)阻可不計)B.直流電流表(量程0～3A，內(nèi)阻為0.1Ω)C.直流電流表(量程0～600mA，內(nèi)阻為5Ω)D.直流電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻為15kΩ)E.直流電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻為6kΩ)現(xiàn)在是42頁\一共有48頁\編輯于星期六CEF現(xiàn)在是43頁\一共有48頁\編輯于星期六(3)某同學(xué)通過實驗作出小燈泡的伏安特性曲線，如圖甲所示．現(xiàn)把兩個完全相同的這種小燈泡并聯(lián)接到如圖乙所示的電路中，其中電源電動勢E＝3V，內(nèi)阻r＝3Ω，則此時燈泡的實際功率為________W．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)甲

乙

0.39現(xiàn)在是44頁\一共有48頁\編輯于星期六現(xiàn)在