高考物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)11 描繪小燈泡的伏安特性曲線.doc

實(shí)驗(yàn)十一 描繪小燈泡的伏安特性曲線第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)來描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律.（二）實(shí)驗(yàn)原理：金屬物質(zhì)的電阻率隨溫度升高而增大，從而使得一段金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化發(fā)生相應(yīng)變化.對一只燈泡來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲的電阻值可以相差幾倍到十幾倍，它的伏安特性曲線（I-U圖線）并不是一條直線，即燈絲的電阻是非線性的，本實(shí)驗(yàn)通過描繪伏安特性曲線的方法來研究鎢絲燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)，其阻值變化，從而了解它的導(dǎo)電特性.（三）實(shí)驗(yàn)電路圖（如圖所示）（四）實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡，4 V6 V學(xué)生電源，滑動變阻器，伏特表，安培表，開關(guān)，導(dǎo)線若干.（五）實(shí)驗(yàn)步驟（1）按圖連接好電路，把滑動變阻器的滑動臂C調(diào)節(jié)到靠近A端處.（2）閉合電鍵S，把滑動臂C調(diào)節(jié)到某個合適的位置，然后讀出此時伏特表的示數(shù)U1和安培表的示數(shù)I1并把它們記錄到下面表格中.實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567891112電壓值U（V）電流值I（A）（3）把滑動臂C從A端逐漸往B端調(diào)節(jié)，重復(fù)步驟（2），讀出并記錄下12組左右不同的電壓值和電流值.（4）斷開電鍵S，拆除電路.（5）以I為縱軸，U為橫軸畫出直角坐標(biāo)系，選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，在坐標(biāo)平面內(nèi)依次描出12組數(shù)據(jù)所表示的點(diǎn)，然后用平滑曲線連接這些點(diǎn)，此曲線就是小燈泡的伏安特性曲線.第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、實(shí)驗(yàn)注意事項技法講解（1）因本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖線，要求測出包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此變阻器要采用分壓接法.(2)本實(shí)驗(yàn)中,因被測小燈泡電阻較小,因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表的外接法.(3)電鍵閉合后,調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置,使燈泡的電壓逐漸增大,可在電壓表讀數(shù)每增加一個定值(如0.5V)時,讀取一次電流值;調(diào)節(jié)滑片時應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓.(4)電鍵閉合前變阻器滑片移到阻值最大端.(5)在坐標(biāo)軸上建立一個直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,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,要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來.典例剖析例1在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,使用的小燈泡為“6 V 3 W”,其他供選擇的有:電壓表V1(量程6 V,內(nèi)阻20 k)電流表A1(量程3 A,內(nèi)阻0.2 )電流表A2(量程0.6 A,內(nèi)阻1 )變阻器 R1(01000 ,0.5 A)變阻器R2(020 ,2 A)學(xué)生電源E(68 V)開關(guān)S及導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)中要求在電壓表06 V范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和電流值I,以便作出伏安特性曲線,則在上述器材中,電流表選_,滑動變阻器選_.在下邊方框中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖.解析：燈泡的額定電流I= = A=0.5 A,故電流表選A2.因燈泡電壓從0開始變化,故應(yīng)選變阻器R2作分壓電路，電流表外接.答案：(1)A2R2(2)如圖二、對本實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)明確的幾點(diǎn)技法講解(1)由歐姆定律可知,對一純電阻用電器,有I=U/R.因此,當(dāng)R為定值時,I-U圖線應(yīng)為一過原點(diǎn)的直線.但由于小燈泡的燈絲在其兩端電壓由0增至額定電壓的過程中,燈絲溫度由室溫升高到的2000 ,因此燈絲電阻率有明顯增大,故小燈泡的伏安特性曲線應(yīng)為曲線.(2)本實(shí)驗(yàn)滑動變阻器應(yīng)采用的是分壓式接法.典例剖析例2某同學(xué)利用如圖所示的電路,研究加在標(biāo)有3.8 V0.3 A的小燈泡兩端的電壓和通過它的電流的關(guān)系,得到如下表所示的數(shù)據(jù):12345678910111213U/V00.1000.1500.2000.400.601.001.602.202.603.003.403.80I/A00.0500.0750.1000.1240.1600.2000.2300.2580.2740.2740.2900.310由這些數(shù)據(jù)可以得到：（1）比較U1=1.0 V和U2=3.0 V時小燈泡的電阻的大小，并說明原因.(2)小燈泡兩端的電壓從零到額定電壓變化時,小燈泡的最大電阻是多少?最大電功率是多少?(3)通過小燈泡的電流等于0時,這個小燈泡的電阻是多少?(4)小燈泡的U-I圖象是否是直線,其原因是_.解析：(1)隨著電壓的增大,通過小燈泡的電流增大,同時小燈泡的發(fā)熱量增加,溫度升高,燈泡燈絲的電阻率增加,則燈泡的電阻增大.(2)電流,電壓達(dá)到最大時,小燈泡的電阻最大,因此,燈泡的最大電阻為Rmax= =12.3 ,此時的電功率也最大Pmax=UI=3.800.310 W=1.178 W.(3)由小燈泡的伏安特性曲線可知，當(dāng)通過小燈泡的電流比較小時，是一條通過原點(diǎn)的直線，隨溫度的升高而變成曲線，因此電流等于零的電阻即為開始電流很小時的電阻：R= = =2 .(4)不是直線而是曲線,其原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大.點(diǎn)評：本題考查對小燈泡伏安特性的理解,由于小燈泡的電阻值R=不同,其功率P=UI也不同;功率越大,溫度越高,其電阻也就越大.故電流、電壓最大時,功率最大,其電阻也最大.第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1.有一規(guī)格為“220 V，100 W”的燈泡，現(xiàn)用一準(zhǔn)確的歐姆表測其電阻，測量的結(jié)果是（）A.大于484 B.等于484 C.小于484 D.無法確定解析：R= =484 ，是燈泡發(fā)熱狀態(tài)下的電阻.用歐姆表測量時，燈絲溫度為室溫，所以其阻值比484 小.答案：C2.一個標(biāo)有“220 V，60 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220 V.在此過程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖線表示，在題給出的四個圖中肯定符合實(shí)際情況的是（）解析：小燈泡燈絲的電阻率隨著溫度的升高而增大，所以隨著燈泡兩端電壓的升高，通過它的電流增大，其熱效應(yīng)明顯增加，燈絲溫度升高，電阻值也相應(yīng)增大，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光后，其溫度趨于一個定值，它的電阻值就不再增大了，所以B圖正確.A圖表示燈泡的電阻不隨溫度而改變，C圖表示燈泡的電阻隨兩端電壓升高、溫度的升高而減小，都是錯誤的.D圖表示燈泡電阻隨溫度的升高而變大，后來又隨溫度的升高而變小，也是不符合事實(shí)的.答案：B3.如圖為某個小燈泡的I-U圖線，當(dāng)燈泡兩端所加電壓為1 V時，燈絲的電阻RA=_.當(dāng)燈泡兩端電壓為3 V時，燈絲電阻RB=_.解析：由電阻定義R=可知，在I-U圖象中，RA= =10 ,RB= = =20 .答案：10 204.有一個小燈泡上標(biāo)有“6 V，0.6 W”字樣，現(xiàn)要測量該燈泡的伏安特性曲線，有下列器材可供選用：A.電壓表（0-5 V，內(nèi)阻2.0 k)B.電壓表（0-15 V，內(nèi)阻20 k)C.電流表(0-0.3 A，內(nèi)阻1.0 )D.電流表（0-3 A，內(nèi)阻1.0 )E.滑動變阻器（最大阻值為30 ,2 A)F.滑動變阻器（最大阻值為100 ,0.5 A)G.學(xué)生電源（直流9 V)，還有開關(guān)、導(dǎo)線等.(1)實(shí)驗(yàn)中所用的電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_.(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求電壓從0 V開始測量.解析：（1）燈泡的額定電壓為6 V,額定電流為0.1 A，電壓表應(yīng)選B，電流表應(yīng)選C，為便于調(diào)節(jié)電路滑動變阻器應(yīng)選E.(2)因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡的最大阻值60 V，因此選擇電流表外接法.要求從0 V開始測量，故應(yīng)采用分壓電路，若采用限流電路，電路中的最小電流為Imin= =A=0.1 AImin等于小燈泡的額定電流，滑動變阻器無法對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，故必須采用分壓電路，電路如下圖所示. 答案：(1)BCE(2)見解析5.如圖為某同學(xué)測繪額定電壓為2.5 V小燈泡的IU圖線實(shí)驗(yàn)電路圖.（1）根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將上圖中的實(shí)驗(yàn)電路連接成完整實(shí)驗(yàn)電路.(2)開關(guān)S閉合之前，上圖中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于_（選填“A端”、“B端”或“AB正中間”）.(3)已知小燈泡燈絲在27 時電阻值約為1.5 ，并且其電阻值與燈絲的熱力學(xué)溫度成正比（熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系為T=273+t)，根據(jù)下圖畫出的小燈泡IU特性曲線，估算該燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為_（保留兩位有效數(shù)字）. 解析：對于分壓電路，開關(guān)S閉合前，應(yīng)該將滑動變阻器的滑片置于最左端（A端），使待測電路上電壓為零.由燈絲電阻與熱力學(xué)溫度成正比可得R=kT，當(dāng)燈絲溫度為300 K時電阻為1.5 可得k=0.005.由小燈泡的IU特性曲線可得當(dāng)電壓為2.5 V時燈絲中電流約為0.265 A，根據(jù)歐姆定律可得出燈絲電阻R=U/I=9.4 ，由R=kT解得此時燈絲熱力學(xué)溫度T=R/k=1 880 K，即燈絲溫度為t=T-273=1 607 1.6103 .答案：(1)實(shí)物連線圖如下圖所示. (2)A端（3）1.6103 6.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零.閉合開關(guān)后：若電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導(dǎo)線為_；若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示