描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)學(xué)案與練習(xí)

1、描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)基礎(chǔ)自主落實(shí)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? .描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn).2 .分析伏安特性曲線(xiàn)的變化規(guī)律.1.用測(cè)出流過(guò)小燈泡的電流，用一測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組 的曲線(xiàn)將這些點(diǎn)連接起來(lái).【實(shí)驗(yàn)原理（U, I）值，在UI坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用©圖12.電路的選擇：本實(shí)驗(yàn)用伏安法測(cè)量在不同電壓下燈絲的電流和電壓，描繪出伏安特性曲線(xiàn).由于使用的小燈泡是“ 3.8 V, 0.3 A”的，正常發(fā)光時(shí)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(cè)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(dòng)變阻器應(yīng)該用 接法電路.電路圖如圖 1所示.【實(shí)

2、驗(yàn)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(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)、坐標(biāo)紙、鉛筆.【實(shí)驗(yàn)步驟】1 .確定電流表、電壓表的量程，照?qǐng)D1連好電路.（注意開(kāi)關(guān)應(yīng) ,滑動(dòng)變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為）2 .閉合開(kāi)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的值.3 .用同樣的方法測(cè)量并記錄約12組U值和I值.4 .斷開(kāi)開(kāi)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(diǎn)，連接各點(diǎn)得到I U圖線(xiàn).（注意：連接各點(diǎn)時(shí)，不要出現(xiàn)折線(xiàn)）【數(shù)據(jù)處理】根

3、據(jù)測(cè)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(xiàn).次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】描繪出的圖線(xiàn)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(shí)溫度是室溫，正常發(fā)光時(shí)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(xiàn)不再是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn).【注意事項(xiàng)】1 .本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法.2 .滑動(dòng)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(kāi)始連續(xù)變化.3 . IU圖線(xiàn)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(diǎn)要密，以防出 現(xiàn)較大誤差.4 .建立坐標(biāo)系時(shí)，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(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)盡量占滿(mǎn)坐標(biāo)紙.【誤差分析】1 .測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造成測(cè)得的I值比真實(shí)值大.2 .描繪I-U圖線(xiàn)時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差.3 .測(cè)量時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確和在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)不準(zhǔn)確引起的誤差.魏點(diǎn)題型精新題型一實(shí)驗(yàn)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(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的實(shí) 驗(yàn)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(dòng)

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(dòng) 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(dòng) 勢(shì)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(xiàn)、 電鍵 等(1)在上述器材中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 (2)在圖2中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路.圖3(3)利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)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(xiàn).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(xiàn)的描繪及實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，測(cè)量元件 Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過(guò)程中的變化規(guī)律.(1)他們應(yīng)選用下圖中所示的哪個(gè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn).A(2)由(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(qǐng)?jiān)趫D4中作出元件Z的I U圖線(xiàn).“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(xiàn)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(shí)驗(yàn)測(cè)得電阻 R的I U圖線(xiàn)如圖4 所示.已知電源的電動(dòng)勢(shì) E=1.5 V,內(nèi)阻不計(jì).閉合電鍵 S,電路穩(wěn)定時(shí)，元件 Z消耗的電 功率為 W.規(guī)范思維針對(duì)訓(xùn)練(2011廣東34(2)在“描繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)中，所用器材有： 小電珠(2.5 V, 0.6 W),滑動(dòng)變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)若干.粗測(cè)小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表 倍率的電阻擋(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“X 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(shí)驗(yàn)中使用多用電表測(cè)量電壓，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖7完成實(shí)物圖8中的連線(xiàn).,L a ggb、1E S圖7開(kāi)關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片由中點(diǎn)向 端滑動(dòng).下表為電壓等間隔變化測(cè)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(cè)限時(shí)自測(cè),測(cè)速度、填規(guī)厄、提能力為了獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)間多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“ ab”、“ bc”、“cd”、“de”或“ ef” ).數(shù)據(jù)點(diǎn)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(kāi)關(guān)， 通過(guò)移動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開(kāi)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(xiàn)”實(shí)驗(yàn)中，同 組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線(xiàn)的連接，請(qǐng)你在實(shí)物接線(xiàn)圖中完成余下導(dǎo)線(xiàn)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(cè)量小燈泡U I關(guān)系的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可

10、知， 應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)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(huà)出小燈泡的U-I曲線(xiàn).分析曲線(xiàn)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(gè)定值電阻 R和兩個(gè)上述小燈泡組成串并聯(lián)電路， 連接到內(nèi)阻不 計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3 V的電源上.已知流過(guò)電阻 R的電流是流過(guò)燈泡 L2電流的兩倍，則流過(guò)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(xiàn)，有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特 性曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：0.5 1.

11、0圖142.5器材（代號(hào)）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(dòng)變阻器（R1）阻值范圍015 ，允許最大電流1 A滑動(dòng)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(jì)開(kāi)關(guān)（S）、導(dǎo)線(xiàn)若嚇（1）為提高實(shí)驗(yàn)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(dòng) 變阻器應(yīng)選用.（以上均填器材代號(hào)）（2）為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框圖15中畫(huà)出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào).圖

12、15（3）若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線(xiàn)與圖中曲線(xiàn)基本吻合，請(qǐng)說(shuō)明該伏安特性曲線(xiàn)與小 電珠的伏安特性曲線(xiàn)有何異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：不同點(diǎn):5. （2011梅州*II擬）小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn).實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器（010 Q,額定電流為1 A）E.滑動(dòng)變阻器（05 Q,額定電流為0.5 A）F.電源（E=3 V,內(nèi)阻不計(jì)）G.定值電阻R0（阻值R0=6 Q）H.開(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線(xiàn)若干（1）要求

13、小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化，且能盡量消除系統(tǒng)誤差，在方框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn) 電路圖.（2）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是 （填寫(xiě)器材前字母代號(hào)）.圖16（3）按照正確的電路圖，該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)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(shí)際電壓）.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格，然后在圖16中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn).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(shí)驗(yàn)中一樣的兩個(gè)小燈泡以及給定的定值電阻Ro三者一起串聯(lián)接在本實(shí)驗(yàn)中

14、提供的電源兩端，則每個(gè)燈泡的實(shí)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究電器元件們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件Z兩端的電壓與通過(guò)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(xiàn).他A .低壓直流電源：電壓 6 V,內(nèi)阻不計(jì)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(dòng)變阻器：阻值為 010 Q,額定

15、電流為3 AE.電鍵K,導(dǎo)線(xiàn)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(diǎn).圖17Z的伏安特性曲線(xiàn)如圖 17(b)所示，分析曲線(xiàn)說(shuō)明通過(guò)若把電器元件Z接入如圖17(c)所示的電路中時(shí)，通過(guò) Z的電流為0.10 A,已知A、B兩端電壓恒為1.5 V,則此時(shí)燈泡L的功率為W.按提供的器材，在實(shí)物圖17(a)上連接正確的實(shí)驗(yàn)電路，要求測(cè)量誤差盡可能小.實(shí)驗(yàn)學(xué)案36描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)【基礎(chǔ)自主落實(shí)】實(shí)驗(yàn)原理1 .電流表 電壓表一條平滑2 .外接法分壓式實(shí)驗(yàn)器材滑動(dòng)變阻器實(shí)驗(yàn)步驟1 .斷開(kāi)零實(shí)驗(yàn)結(jié)論曲線(xiàn)減小增大【熱點(diǎn)題型精析】例 1 (1)Ri A2 (2)見(jiàn)解析圖(3)BD

16、解析(1)為方便電路調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇Ri；小燈泡正常工作時(shí)I額=0.3 A = 300 mA>100 mA ,故電流表應(yīng)選 A2.(2)因?yàn)橐笮襞萆系碾妷簭?開(kāi)始增大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用分壓式接法；而小燈泡正常工作時(shí)R燈=/3.803 =13 QRV=5 kQ,故電流表應(yīng)選擇外接法，其實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.U2.-2川在I U圖象中，圖線(xiàn)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(xiàn)的斜率%應(yīng)逐漸減小，故B正確；由P=I2R在PI2圖象中圖線(xiàn)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(lái)進(jìn)行確定.(2)實(shí)驗(yàn)原理是確定電路的首要條件.(

17、3)各個(gè)用電器的作用要明確，選擇電路要根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行選擇.例2 (1)A (2)見(jiàn)解析圖半導(dǎo)體材料 0.64(0.60 0.68)解析(1)由測(cè)量的數(shù)據(jù)及題目要求可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采取分壓式接法.因?yàn)樵的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選 A圖.(2)描點(diǎn)畫(huà)出元件Z的IU圖線(xiàn)如下圖曲線(xiàn)所示.由I U圖線(xiàn)可知，Z是半導(dǎo)體材料.當(dāng)電流強(qiáng)度為0.80 A時(shí)，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(shí)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(xiàn)時(shí)

18、應(yīng)連成平滑的曲線(xiàn)，而不能是折線(xiàn).如果這些點(diǎn)大致在一條直線(xiàn)上，則應(yīng)描成一條直線(xiàn)，讓不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè).（2）從IU圖線(xiàn)判斷元件的電阻變化，進(jìn)而判斷材料性質(zhì).針對(duì)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(duì)應(yīng)電阻為R = Q=10.4 ，所以選"1”擋.必須外接，伏安特性曲線(xiàn)要求電壓從0開(kāi)始逐漸變大，所以滑動(dòng)變阻器必須采用分壓接法.從a端開(kāi)始，電壓為零，向b端移動(dòng)，對(duì)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(cè)出相應(yīng)的電壓值.【課時(shí)效果檢測(cè)】1. C 小燈泡中的電流逐漸增大時(shí)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(xiàng)2. 見(jiàn)解析解析 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，如圖所示3. (1)甲(2)U I曲線(xiàn)見(jiàn)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(kāi)始調(diào)節(jié)，這說(shuō)明滑動(dòng)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(diǎn)、連線(xiàn)，其 U-I圖象如下圖所示.隨 U和I的增大,圖線(xiàn)上各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率越來(lái)越大，故其電阻變大.(3)因流過(guò)電阻R的電流

20、是流過(guò)燈泡L2電流的兩倍，則流過(guò)燈泡Li的電流是流過(guò)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(gè)電流I對(duì)應(yīng)的電壓 Ui,再找出3I對(duì)應(yīng)的電壓U2,直到Ui + U2= 3 V為止.最后得出結(jié)果，流過(guò)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(xiàn)都是非線(xiàn)性的.小電珠的伏安特性曲線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)看出，最大電流不超過(guò)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(guò) Vi的量程，且V1的測(cè)量更精確，Ri的最大阻值與所給的伏安特性曲線(xiàn)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(cè)元件的電阻滿(mǎn)足 RA<