高中物理课时达标训练（选修3－1）：第二章恒定电流 第4课时 测量小灯泡的伏安特性曲线

1、 1. 实验原理图 2. 实验注意事项 电路的连接方式：a.电流表应采用外接法：因为小电珠（3.8V，0.3A）的电阻很小，与 00.6A 的电流 表串联时，电流表的分压影响很大。b.滑动变阻器应采取分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零 开始连续变化。 闭合开关 S 前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，是开关闭合时小电珠的电压从 零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时小电珠两端的电压过大而烧坏灯丝。 误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线。 说明：说明： 1 1滑动变阻器的两种接法滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器做限流电阻使用时，接A与D或B与C或A与C或B与D，即“一上一下”接法；做分压器使 用时，CD全部接入电路，利用PC或PD上分得的电压对负载供电。 2 2滑动变阻器接入电路时的具体接法及判断接法的方法滑动变阻器接入电路时的具体接法及判断接法的方法 两种接法 图甲电路称为限流式电路，图乙电路称为分压式电路。 两种接法接入电路时的判断方法 a负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻时，应选用分压式电路； b要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可

2、调，应选用分压式电路； c负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压电流变化不要求从零开始调整，可采用 限流式电路； d两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式电路，因为限流式电路总功率较小； e特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲，选择能减小误 差的连接方法。 3.3. 电流表的两种接法电流表的两种接法 待测电阻阻值远大于电流表内阻，采用内接法； 待测电阻阻值远小于电压表内阻，采用外接法。 外接法 内接法 4.4. 选择内、外接法的常用方法选择内、外接法的常用方法 直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计，当Rx RA时，采用内接法，当RxRV时，采用 外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外” 。 公式计算法：当时，用内接法，当时，用外接法，当时，两种 AVx RR R AVx RR R AV = x RR R 接法效果相同。 试触法：适用于Rx、RA、RV的阻值关系不能确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接 b、c 两点， 观察两电表的示数变化，若电流表示数变化明显，说明电压表的分流对电路影

3、响大，应选用内接法，若电 压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，应选外接法。 一实验小组准备探究某种元件 Q 的伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图。 （1）请将图乙中的实物连线按电路图补充完整。 （2）考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值_（选填“大于” 、 “等于”或“小于” ）真实值。 （3）在电路图中闭合开关 S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表 的示数调为零原因可能是图中的_（选填 a、b、c、d、e、f）处接触不良。 （4）实验测得表格中的 7 组数据请在坐标纸上作出该元件的 I-U 图线。 序号电压/V电流/A 10.000.00 20.400.02 30.800.05 41.200.12 51.600.20 62.000.31 72.400.44 （5）为了求元件 Q 在 I-U 图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标 I、U，由R=求得。乙同学作出该 U I 点的切线，求出切线的斜率 k，由R=求得。其中_（选填“甲” 、 “乙” ）同学的方法正确。 1 k （1）根据原理图可知电路的连接方式，则在实物图中先

4、串联一个支路，再将测量电路并联在 滑动变阻器的一部分两端； （2）误差来自于电表的内阻影响，分析两表的示数变化可知误差； （3）电路中有电流存在，说明电路和电源相连；但起不到分压作用，则可知故障位置； （4）由表中数据利用描点法可得出各点的坐标位置，再由平滑曲线将各点连接即可； （5）分析两种做法及实验原理可知哪一种做法更符合。 答案：（1）如图甲所示；（2）小于；（3）f；（4） ；如图乙所示；（5）甲。 （4）先描点，后作图，注意将各点用平滑的曲线相连，故答案如图乙； （5）从理论上讲，甲利用了欧姆定律，乙同学利用了斜率的意义，理论上说都没有问题，但从实际情况 来说，我们根据测量数据描绘的 I-U 图象是大致曲线，存在很大的误差，如果再作出切线，误差更大，计 算结果更不准确；故甲同学的计算结果更准确。 有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的 I-U 图象，现有下列器 材供选用： A电压表（05V，内阻 10k） B电压表（015V，内阻 20k） C电流表（03A，内阻 0.4） D电流表（00.6A，内阻 1） E滑动变阻器（10，2A） F滑动变阻

5、器（500，1A） G学生电源（直流 6V） 、开关、导线若干 （1）实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，其理由是_。 （2）实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。 （用序 号字母表示） （1）根据滑动变阻器分压及限流接法的不同作用，结合题意选择滑动变阻器的接法；由电流 由 P=UI 得，灯泡的额定电流 ，故电流表应选择 00.6A 的量程，故选 D；而由题意 2 A0.5A 4 P I U 要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选 总阻值小的滑动变阻器，故选 E。 1. (1)如图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你 在实物接线图中完成余下导线的连接. (2)某同学从标称为“220V 25W”“220V 300W”“220V 500W”的 3 只灯泡中任选一只，正确使用多用 电表测量灯泡阻值如图乙所示.该灯泡的阻值是_，标称的额定功率为_W. 2. 图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为 2.5V. (1)完成下列实验步骤:

6、 闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_; 闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_; 断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. (2)请画出与实物电路相应的电路图. 3. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下: 小灯泡 L，“3.8V 0.3A”; 电压表 V，量程 05V，内阻 5k; 电流表 A1，量程 0100mA，内阻 4; 电子流表 A2，量程 0500mA，内阻 0.4; 滑动变阻器 R1，最大阻值 10，额定电流 1.0A; 滑动变阻器 R2，最大阻值 5，额定电流 0.5A; 直流电源 E，电动势约为 6V，内阻约为 0.5. (1)在上述器材中，滑动变阻器应选_，电流表应选_. (2)在虚线框内面出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号. (3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在 IU 坐标系中，描绘出如图所示的小灯泡的伏安 特性曲线.根据此图给出的信息，可以判断选项中正确的是(图中 P 为小灯泡的功率)( ). 4. 在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选用的实验器材有: A:小灯泡“2.5V，0.2A”

7、B:电流表 0-0.6A-3A(内阻约 1) C:电压表 0-3V-15V(内阻很大) D:滑线变阻器“2A，10” E:电源(两节干电池) F:开关一个，导线若干 (1)在实验时小杰同学采用了如上图所示的实物电路，则具体实验操作前该电路需改进的地方有_ (2)在改正电路需改进之处后，小杰同学进行了实验，但在实验中发现，无论怎样调节滑线变阻器，都不 能使小灯泡两端电压达到 2.5V 额定电压，而是只能勉强达到 1.80V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动 势只能达到 1.8V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如图， 实验数据如下: U(V)2.372.302.182.101.901.601.30 I(A)0.110.140.180.210.290.420.56 .请在坐标纸上画出 U-I 图线，由图线可得 E=_V，电源内阻为 r=_ .描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到 1.8V 的原因是否如小杰所猜测?由实验数据得小灯泡 两端电压为 1.8V 时电流为 0.19A，试通过分析说明只能达到 1.80V 的原因. 参考答案与解析参考答案与解析 1. (1)连线如图 (2)160 25 2.(1)使它靠近变阻器左端的接线柱 增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压 (2)如图所示 3. (1)R1 A2 (2)电路图如图所示 (3)BD

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