描绘小灯泡的伏安特性曲线.doc

描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线期末复习云南省盐津县第三中学蒋显翠一、复习目标1学会滑动变阻器的使用方法及连接方式；2学会伏安特性曲线的描绘方法和分析伏安特性曲线的变化规律；3能解释小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线。二、知识点梳理1实验目的(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出IU图象；(2)分析伏安特性曲线的变化规律，由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。2实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组U、I值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。3实验器材小灯泡“3.8 V,0.3 A” 、电压表“03 V15 V” 、电流表“00.6 A3 A” 、滑动变阻器最大阻值20一个、学生低压直流电源或电池组、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。4实验器材选取(1)原则：安全；精确；操作方便。(2)具体要求电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流，干电池中电流一般不允许超过0.6A；用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流；电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值；电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上；从便于操作来考虑，电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；本实验要作出UI图象，要求测出多组包括零在内的电流、电压值，为使电压能从零开始连续变化，滑动变阻器采用分压式接法；分压式接法要选用小阻值滑动变阻器；为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。5实验步骤(1)画出电路图(如图)(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图所示电路。(3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中。次数123456789101112电压U/V电流I/A(4)数据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系在坐标纸上描出各组数据所对应的点，注意两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到了小灯泡的伏安特性曲线。6实验结论描绘出的图线是一条_，它的斜率随电压的增大而_，这表明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而_。灯丝的电阻率随温度的升高而增大。灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其IU图线不再是过原点的直线。7误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值；(2)测量时读数带来误差；(3)在坐标纸上描点、作图带来误差。三、典型例题分析例1物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压UV1.22V。他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压。A电压表V(量程3V，内阻约3k)B电流表A1(量程150mA，内阻约2)C电流表A2(量程500mA，内阻约0.6)D滑动变阻器R1(020)E滑动变阻器R2(0100)F电源E(电动势4.0V，内阻不计)G开关S和导线若干H待测灯泡L(额定功率0.75W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)。(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中。次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310请你根据实验数据在图中作出灯泡的UI图线。(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于1.23 V，其原因是_。解析：(1)根据PI2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的UI图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由PUI0.75W，再结合图象可知U额=2.5V；大于1.23V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻。答案：(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见图(3)2.5(2.42.6)，灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)。例2(2012安徽理综21)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2.5 V。(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线(3)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。解析：(1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，小灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，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）与实物电路相应的电路图如图所示。答案：(1)使它靠近滑动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，直至电压达到其额定电压(2)见解析图。例3（2013高考天津理综物理第9题）（3）要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1)电流表（量程为0250mA，内阻约5)电压表（量程为03V，内限约3k)电键一个、导线若干。实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。A.滑动变阻器（最大阻值20,额定电流1A)B.滑动变阻器（最大阻值1750,额定电流0.3A)实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50的电源两端，小灯泡消耗的功率是W。答案：AB0.1解析：实验中所用的滑动变阻器应该便于调节，选择最大阻值小的A。根据题述灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作，实验电路应为分压电路，电流表外