描繪小燈泡伏安特性曲線,測定電動勢

1、描繪小燈泡的伏安特性曲線基 礎(chǔ) 知 識（一）實驗目的：通過實驗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）實驗原理：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體的電阻隨溫度變化發(fā)生相應變化.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，本實驗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，從而了解它的導電特性.（三）實驗電路圖（如圖所示）（四）實驗器材：小燈泡，4 V6 V學生電源，滑動變阻器，伏特表，安培表，開關(guān)，導線若干.（五）實驗步驟（1）按圖連

2、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.實驗次數(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系，選取適當?shù)臉硕?，在坐標平面?nèi)依次描出12組數(shù)據(jù)所表示的點，然后用平滑曲線連接這些點，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、實驗注意事項技法講解（1）因本實驗要作出I

3、-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)本實驗中,因被測小燈泡電阻較小,因此實驗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)在坐標軸上建立一個直角坐標系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,兩坐標軸選取的標度要合理,使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙,要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來.典例剖析例1在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實驗中,使用的小燈泡為“

4、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)學生電源E(68 V)開關(guān)S及導線若干實驗中要求在電壓表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驗原理圖.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、對本實驗應

5、當明確的幾點技法講解(1)由歐姆定律可知,對一純電阻用電器,有I=U/R.因此,當R為定值時,I-U圖線應為一過原點的直線.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為曲線.(2)本實驗滑動變阻器應采用的是分壓式接法.典例剖析例2某同學利用如圖所示的電路,研究加在標有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/A0

6、0.0500.0750.1000.1240.1600.2000.2300.2580.2740.2740.2900.310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,電壓達到最大時,小燈泡的電阻最大,因此,燈泡的最大電阻為

7、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，當通過小燈泡的電流比較小時，是一條通過原點的直線，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)：訓練關(guān)笑對高考隨 堂 訓 練1.有一規(guī)格為“220 V，100 W”的燈泡，現(xiàn)用一準確的歐

8、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，其熱效應明顯增加，燈絲溫度升高，電阻值也相應增大，當小燈泡正常發(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

9、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，也是不符合事實的.答案：B3.如圖為某個小燈泡的I-U圖線，當燈泡兩端所加電壓為1 V時，燈絲的電阻RA=_.當燈泡兩端電壓為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(

10、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.學生電源（直流9 V)，還有開關(guān)、導線等.(1)實驗中所用的電壓表應選_，電流表應選_，滑動變阻器應選_.(2)畫出實驗電路圖，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，電壓表應選B，電流表應選C，為便于調(diào)節(jié)電路滑動變阻器應選E.(2)因為電壓表內(nèi)阻遠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

11、.1 AImin等于小燈泡的額定電流，滑動變阻器無法對電流進行調(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.如圖為某同學測繪額定電壓為2.5 V小燈泡的IU圖線實驗電路圖.（1）根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導線，將上圖中的實驗電路連接成完整實驗電路.(2)開關(guān)S閉合之前，上圖中滑動變阻器的滑片應該置于_（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溫度成正比（熱力學溫度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

12、有效數(shù)字）. 解析：對于分壓電路，開關(guān)S閉合前，應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溫度成正比可得R=kT，當燈絲溫度為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”實驗中，用導線a、b、c、d、e、f、g和h按圖

13、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，則斷路的導線為_；若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3 A，小燈泡亮，則斷路的導線為_；若反復調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導線為_.解析：分析電路將實物圖轉(zhuǎn)化成原理圖如右圖.有示數(shù)說明與供電電路相連，而小燈泡不亮故d導線斷.示數(shù)為零，為0.3 A，則與電源斷開，故h導線斷.無論如何調(diào)節(jié)，、示數(shù)不能為零，說明變阻器不為分壓式接法.但燈仍亮且變化，故g導線斷.答案：d導線h導線g導線實驗九 測量電源的電動勢和內(nèi)阻1.

14、用電壓表、電流表測定電池的電動勢和內(nèi)阻實驗采用的是下列_電路圖某同學將和測得的數(shù)值逐一描繪在坐標紙上，再根據(jù)這些點分別畫出了圖線a與b，如實圖91所示，你認為比較合理的是圖線_(填“a”或“b”) 實圖92根據(jù)該圖線得到電源電動勢的大小是_V；內(nèi)阻是_(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析測定電源的電動勢及內(nèi)電阻的實驗中，原理是閉合電路的歐姆定律，電壓表要測量路端電壓，電流表要測電路中的總電流，所以AB項錯誤；為了使內(nèi)電阻測量準確，電流表要采用內(nèi)接法，所以C項錯誤，D項正確描出點后應用直線把各點連接起來，所以選a.利用圖象縱軸上的截距求得電動勢為1.44 V，曲線的斜率絕對值為電源的內(nèi)阻值，約在0.860.

15、91 之間答案Da1.431.460.91(0.860.98都算對)4為了測量由兩節(jié)干電池組成的電池組的電動勢和內(nèi)電阻，某同學設計了如實圖96甲所示的實驗電路，其中R為電阻箱，R05 為保護電阻(1)按照圖甲所示的電路圖，某同學已經(jīng)在圖乙所示電路中完成部分導線的連接，請你完 成余下導線的連接實圖96實圖97(2)斷開開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，再閉合開關(guān)S，讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電阻箱接入電路中的阻值多次重復上述操作，可得到多組電壓值U及電阻值R，并以為縱坐標，以為橫坐標，畫出的關(guān)系圖線(該圖線為一直線)，如實圖97所示由圖線可求得電池組的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.(保留兩位有效數(shù)字)(3)引起

16、該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是_.解析(1)對電路圖的連接按照一定的順序進行，先串后并，從R0的左端連接電阻箱R 的一個接線柱，另一個接線柱和電池組的負極相連，電壓表并在R兩端，連接電壓表的“”和“3”兩個接線柱；(2)對電路圖甲圖由閉合電路歐姆定律得：E(rR0R)，整 理得到，利用丙圖中直線與縱軸的焦點數(shù)據(jù)求得E，并保留兩位有效數(shù)字即為2.9，還可以得到圖線的斜率，即可得到電池內(nèi)電阻r為1.1；(3)由甲圖可以知道該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因在于電壓表的分流作用，造成流過電阻箱的電流比流過電池組的電流小答案(1)如圖所示(2)2.91.1(或1.2)(3)電壓表的分流作用造成流過電阻箱的電流總是比電池實際輸出電流小(說出電壓表的分流作用可給分)5為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻(1)在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9 V的電壓