描繪小燈泡的伏安特性曲線學(xué)案與練習(xí)

1、描繪小燈泡的伏安特性曲線基礎(chǔ)自主落實【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.1.用測出流過小燈泡的電流，用一測出小燈泡兩端的電壓，測出多組 的曲線將這些點連接起來.【實驗原理（U, I）值，在UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用©圖12.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“ 3.8 V, 0.3 A”的，正常發(fā)光時燈絲電阻約為 13 Q,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1t動變阻器應(yīng)該用 接法電路.電路圖如圖 1所示.【實

2、驗器材】學(xué)生電源（46 V直流）、小燈泡“ 4 V, 0.7 A”或“3.8 V, 0.3 A”、電流表（內(nèi)阻較小卜 電壓表（內(nèi)阻很大卜開關(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，照圖1連好電路.（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.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）【數(shù)據(jù)處理】根

3、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【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I U圖線不再是過原點的直線.【注意事項】1 .本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法.2 .滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法：目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化.3 . IU圖線在Uo

4、 = 1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲， 故在U= 1.0 V左右繪點要密，以防出 現(xiàn)較大誤差.4 .建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得 根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙.【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I-U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.魏點題型精新題型一實驗儀器及電路的選擇【例1】(2010海淀模擬)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實 驗儀器如下：器材規(guī)格器材規(guī)格小燈泡標(biāo)有“ 3.8 V , 0.3 A”字樣滑動

5、變阻 器R1取大 阻值10 Q, 額定 電流1.0 A電壓表V量程05 V,內(nèi)阻約5 kQ滑動 變阻 器R2取大 阻值1 kQ, 額定 電流0.5 A電流表A1量程0100 mA,內(nèi)阻約4 Q直流電源E電動 勢約 為6V,內(nèi) 阻約 為0.5Q電流表A2量程0500 mA,內(nèi)阻約 0.4 Q導(dǎo)線、 電鍵 等(1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 (2)在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路.圖3(3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在I U坐標(biāo)系中，描繪出了如圖3所示的小燈泡的伏安(圖中P為小燈泡功率)()特性曲線.根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出下圖中正確的是ip規(guī)范思維題型

6、二伏安特性曲線的描繪及實驗結(jié)果的應(yīng)用【例2】 影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小. 某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的元件Z做實驗，測量元件 Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律.(1)他們應(yīng)選用下圖中所示的哪個電路進(jìn)行實驗.A(2)由(1)實驗測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示.根據(jù)表中數(shù)據(jù)請在圖4中作出元件Z的I U圖線.“AU/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803

7、.20圖4根據(jù)Z的I-U圖線可判斷元件 Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料?圖5把元件Z和電阻R接入如圖5所示的電路中，由實驗測得電阻 R的I U圖線如圖4 所示.已知電源的電動勢 E=1.5 V,內(nèi)阻不計.閉合電鍵 S,電路穩(wěn)定時，元件 Z消耗的電 功率為 W.規(guī)范思維針對訓(xùn)練(2011廣東34(2)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有： 小電珠(2.5 V, 0.6 W),滑動變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開關(guān)，導(dǎo)線若干.粗測小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表 倍率的電阻擋(請?zhí)顚憽癤 1”、 “X 10”或“X 100”)；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖6,結(jié)果為 Q

8、.圖6實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖7完成實物圖8中的連線.,L a ggb、1E S圖7開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片由中點向 端滑動.下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)，P置于 端，為使小電珠亮度增加， P應(yīng)課嘮效果檢測限時自測,測速度、填規(guī)厄、提能力為了獲得更準(zhǔn)確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點間多測幾組數(shù)據(jù)(請?zhí)顚憽?ab”、“ bc”、“cd”、“de”或“ ef” ).數(shù)據(jù)點abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244付圖91. （2009天津理綜3）為探究小燈泡L的伏安特性，連好如圖9

9、所示的電路后閉合開關(guān)， 通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U I圖象應(yīng)是（）O I O I O I 0 IABD2. （2009浙江高考22 1）如圖10所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，同 組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接.圖103. （2011天津塘沽區(qū)模擬）表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù):U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215分析表格內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可

10、知， 應(yīng)選用的實驗電路圖是圖11中的（選填“甲”或匕）;甲乙圖11（2）在如圖12所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的U-I曲線.分析曲線可知小燈泡的電阻值隨I變大而（選填“變大”、“變小”或“不變”）；wv（3）如圖13所示，用一個定值電阻 R和兩個上述小燈泡組成串并聯(lián)電路， 連接到內(nèi)阻不 計、電動勢為3 V的電源上.已知流過電阻 R的電流是流過燈泡 L2電流的兩倍，則流過燈泡Li的電流約為A.4. （2009福建理綜19（2）某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元 件.圖14為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗證該伏安特 性曲線，實驗室備有下列器材：0.5 1.

11、0圖142.5器材（代號）規(guī)格電流表（A 1）量程050 mA,內(nèi)阻約為50 Q電流表（A 2）量程0200 mA ,內(nèi)阻約為10 Q電壓表（V 1）量程03 V,內(nèi)阻約為10 kQ電壓表（V 2）量程015 V,內(nèi)阻約為25 kQ滑動變阻器（R1）阻值范圍015 ，允許最大電流1 A滑動變阻器（R2）阻值范圍01 kQ,允許最大電流100 mA直流電源（E）輸出電壓6 V,內(nèi)阻不計開關(guān)（S）、導(dǎo)線若嚇（1）為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用 ;電壓表應(yīng)選用 ;滑動 變阻器應(yīng)選用.（以上均填器材代號）（2）為達(dá)到上述目的，請在虛線框圖15中畫出正確的實驗電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號.圖

12、15（3）若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小 電珠的伏安特性曲線有何異同點？相同點：不同點:5. （2011梅州*II擬）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實驗描繪小燈泡的伏安特性曲線.實驗可供選擇的器材有：A.小燈泡（規(guī)格為“ 2.5 V, 1.2 W”）B.電流表A（量程為00.6 A,內(nèi)阻為1C.電壓表V（量程為03 V,內(nèi)阻未知）D.滑動變阻器（010 Q,額定電流為1 A）E.滑動變阻器（05 Q,額定電流為0.5 A）F.電源（E=3 V,內(nèi)阻不計）G.定值電阻R0（阻值R0=6 Q）H.開關(guān)一個和導(dǎo)線若干（1）要求

13、小燈泡兩端的電壓從零開始變化，且能盡量消除系統(tǒng)誤差，在方框內(nèi)畫出實驗 電路圖.（2）實驗中，應(yīng)該選用的滑動變阻器是 （填寫器材前字母代號）.圖16（3）按照正確的電路圖，該同學(xué)測得實驗數(shù)據(jù)如下：（I是電流表A的示數(shù)，U是電壓表V的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實際電壓）.請通過計算補(bǔ)全表格中的空格，然后在圖16中畫出小燈泡的伏安特性曲線.I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U燈/V(4)該同學(xué)將與本實驗中一樣的兩個小燈泡以及給定的定值電阻Ro三者一起串聯(lián)接在本實驗中

14、提供的電源兩端，則每個燈泡的實際功率是 W.U/V0.000.200.501.001.502.002.50I/A0.000.100.200.300.360.380.406. (2011濟(jì)南市高三模擬)某學(xué)習(xí)小組通過實驗來研究電器元件們在實驗中測得電器元件Z兩端的電壓與通過它的電流的數(shù)據(jù)如下表:現(xiàn)備有下列器材:Z的伏安特性曲線.他A .低壓直流電源：電壓 6 V,內(nèi)阻不計B.電流表：量程為 00.6 A3 A, 0.6 A內(nèi)阻約為10 Q, 3 A內(nèi)阻約為2 QC.電壓表：量程為 03 V15 V, 3 V內(nèi)阻約為7.2 kQ, 15 V內(nèi)阻約為36 kQD.滑動變阻器：阻值為 010 Q,額定

15、電流為3 AE.電鍵K,導(dǎo)線若干(2)利用這些數(shù)據(jù)繪出的電器元件電器元件Z的電流隨電壓變化的特點.圖17Z的伏安特性曲線如圖 17(b)所示，分析曲線說明通過若把電器元件Z接入如圖17(c)所示的電路中時，通過 Z的電流為0.10 A,已知A、B兩端電壓恒為1.5 V,則此時燈泡L的功率為W.按提供的器材，在實物圖17(a)上連接正確的實驗電路，要求測量誤差盡可能小.實驗學(xué)案36描繪小燈泡的伏安特性曲線【基礎(chǔ)自主落實】實驗原理1 .電流表 電壓表一條平滑2 .外接法分壓式實驗器材滑動變阻器實驗步驟1 .斷開零實驗結(jié)論曲線減小增大【熱點題型精析】例 1 (1)Ri A2 (2)見解析圖(3)BD

16、解析(1)為方便電路調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選擇Ri；小燈泡正常工作時I額=0.3 A = 300 mA>100 mA ,故電流表應(yīng)選 A2.(2)因為要求小燈泡上的電壓從0開始增大，滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法；而小燈泡正常工作時R燈=/3.803 =13 QRV=5 kQ,故電流表應(yīng)選擇外接法，其實驗電路如圖所示.U2.-2川在I U圖象中，圖線斜率逐漸減小，小燈泡的R逐漸增大；由P=b知在PU2圖R象中，圖線的斜率%應(yīng)逐漸減小，故B正確；由P=I2R在PI2圖象中圖線的斜率 R應(yīng)逐漸 R增大，故D正確.規(guī)范思維(1)電路選擇要根據(jù)具體的情況來進(jìn)行確定.(2)實驗原理是確定電路的首要條件.(

17、3)各個用電器的作用要明確，選擇電路要根據(jù)需要來進(jìn)行選擇.例2 (1)A (2)見解析圖半導(dǎo)體材料 0.64(0.60 0.68)解析(1)由測量的數(shù)據(jù)及題目要求可知，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法.因為元件Z的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實驗電路應(yīng)選 A圖.(2)描點畫出元件Z的IU圖線如下圖曲線所示.由I U圖線可知，Z是半導(dǎo)體材料.當(dāng)電流強(qiáng)度為0.80 A時，元件Z兩端的電壓為0.80 V,定值電阻R上的電壓為0.70V,此時元件Z上消耗的電功率為 0.64 W.工如 2.602.001,4。0.800.20/AO 0.40680 L2O 1.60 口用規(guī)范思維（1）在描繪伏安特性曲線時

18、應(yīng)連成平滑的曲線，而不能是折線.如果這些點大致在一條直線上，則應(yīng)描成一條直線，讓不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè).（2）從IU圖線判斷元件的電阻變化，進(jìn)而判斷材料性質(zhì).針對訓(xùn)練X 1 7.5如解析圖所示a b ab2.52電流表的電阻也就幾歐，與電壓表幾千歐相比,小電珠的電阻算小電阻，所以電流表解析小電珠（2.5 V, 0.6 W對應(yīng)電阻為R = Q=10.4 ，所以選"1”擋.必須外接，伏安特性曲線要求電壓從0開始逐漸變大，所以滑動變阻器必須采用分壓接法.從a端開始，電壓為零，向b端移動，對小電珠所加電壓逐漸變大.ab之間電流增加了 0.122 A ,其他各段電流增加了 0.03

19、A左右.所以需要在 ab之間將電流分為0.030 A、0.060 A、0.090 A,分別測出相應(yīng)的電壓值.【課時效果檢測】1. C 小燈泡中的電流逐漸增大時燈絲的溫度升高，其電阻率增大，導(dǎo)致電阻R增大.只有C選項2. 見解析解析 滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，如圖所示3. (1)甲(2)U I曲線見解析變大 (3)0.21解析(1)從表中數(shù)據(jù)可看出，小燈泡兩端電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，這說明滑動變阻器 應(yīng)選用分壓式接法，故應(yīng)選用甲圖.(2)在方格紙上根據(jù) U-I數(shù)據(jù)描點、連線，其 U-I圖象如下圖所示.隨 U和I的增大,圖線上各點與坐標(biāo)原點連線的斜率越來越大，故其電阻變大.(3)因流過電阻R的電流

20、是流過燈泡L2電流的兩倍，則流過燈泡Li的電流是流過燈泡L2電流的3倍，而燈泡Li、L2兩端的電壓之和為 3 V,在(2)描出的U-I圖象中，找出一個電流I對應(yīng)的電壓 Ui,再找出3I對應(yīng)的電壓U2,直到Ui + U2= 3 V為止.最后得出結(jié)果，流過燈泡Li的電流約為0.21 A.4. (1)A2 V1R1(2)電路圖如下圖所示元件(3)伏安特性曲線都是非線性的.小電珠的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻值增大，而該元件的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻值減小0.14 A,大于電流表A1的解析(1)從圖中所給的伏安特性曲線看出，最大電流不超過量程，小于電流表 A2的量程，所以電流表選擇 A2.圖中的最大電壓不超過 Vi的量程，且V1的測量更精確，Ri的最大阻值與所給的伏安特性曲線反映的元件的電阻值相當(dāng)，且Ii = -E =Ri62 A = 0.4 A<1 A,而R2的阻值太大，所以選擇Ri.(2)待測元件的電阻滿足 RA<