江苏省高考物理大一轮复习（自主学习+考点突破+随堂验收）实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

第八章恒定电流 实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 能描绘小灯泡的伏安特性曲线 并能分析曲线的变化规律 2 能处理相关的拓展性实验 实验目的 1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 实验原理 1 用 测出流过小灯泡的电流 用 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 的曲线将这些点连接起来 电流表 电压表 一条平滑 2 电路的选择 本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压 描绘出伏安特性曲线 由于使用的小灯泡是 3 8V0 3A 的 正常发光时灯丝电阻约为13 阻值较小 因此应该用电流表 电路 由于要测小灯泡在不同电压下的电流 电压 电压取值范围要尽量大 因此滑动变阻器应该用 接法电路 电路图如图所示 外接法 分压式 实验器材 学生电源 4 6V直流 小灯泡 4V0 7A 或 3 8V0 3A 电流表 内阻较小 电压表 内阻很大 开关和导线 坐标纸 铅笔 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 连接好电路 注意开关应 滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为 2 闭合开关S 调节滑动变阻器 使电流表 电压表有较小的明显示数 记录一组电压U和电流I的值 滑动变阻器 断开 零 3 用同样的方法测量并记录约12组U值和I值 4 断开开关S 整理好器材 5 在坐标纸上 以U为横坐标 I为纵坐标建立直角坐标系 并根据表中数据描点 连接各点得到I U图线 注意 连接各点时 不要出现折线 数据处理 根据测量的数据把电压表和电流表的各组数据填入下表中 然后作出I U图线 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 曲线 减小 增大 注意事项 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小灯泡 3 8V0 3A 的电阻很小 与0 0 6A的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式接法 目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合开关S前 滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为零的一端 使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化 同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝 3 I U图线在U0 1 0V左右将发生明显弯曲 故在U0 1 0V左右描点要密 以防出现较大误差 4 电流表选择0 6A量程 电压表量程的选择视小灯泡的额定电压而定 即若使用 3 8V0 3A 的小灯泡 选用电压表的15V量程 若使用 2 5V0 6A 的小灯泡 则选用电压表的3V量程 5 当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加 到额定值记录后马上断开开关 6 误差较大的点要舍去 IU图线应是平滑曲线而非折线 误差分析 1 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流 造成测得的I值比真实值大 2 描绘IU图线时作图不准确造成的偶然误差 3 测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差 典题演示1 2016 镇江一模 有一个额定电压为3 8V 额定功率约为1W的小灯泡 现要用伏安法描绘这只灯泡的I U图线 有下列器材可供选用 A 电压表V1 0 6V 内阻约为5k B 电压表V2 0 15V 内阻约为30k C 电流表A1 0 3A 内阻约为0 1 D 电流表A2 0 0 6A 内阻约为0 5 E 滑动变阻器R1 10 5A 实验仪器与电路的选择 F 滑动变阻器R2 200 0 5A G 蓄电池 电动势6V 内阻不计 H 开关 导线 1 请在方框内画出该实验的原理电路图 2 实验中 电压表选 电流表选 滑动变阻器选 用序号字母表示 3 测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示 由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 若将此灯泡与电动势12V 内阻为1 的电源相连 要使灯泡正常发光 需串联一个阻值为 的电阻 结果保留两位有效数字 A D E 16 33 实验数据的处理与误差分析 A 电压表V 量程3V 内阻约3k B 电流表A1 量程1500mA 内阻约0 02 C 电流表A2 量程500mA 内阻约0 6 D 滑动变阻器R1 0 10 E 滑动变阻器R2 0 100 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 在实验过程中 B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加 在下面图 a 所给的虚线框中画出实验的电路原理图 上述器材中 电流表选 填 A1 或 A2 滑动变阻器选 填 R1 或 R2 图 a 图 b A2 R1 2 5 2 4 2 6均可 灯泡的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 甲 2 用平滑的曲线连接各点 不要画成折线 乙 3 根据图象结合P UI 0 75W 看出额定电压约等于2 5V 这是因为灯泡在不放光时的阻值小于正常工作时的阻值 实验拓展与创新 图1 图2 1 请根据图1将实物图2中未连接好的电路连接好 2 由实物图可知 在闭合开关S前 滑动变阻器a的滑片应置于最 填 左 或 右 端 3 实验一 在20 的室温下 通过调节滑动变阻器 测量得到LED的U1U2曲线为图3中的a曲线 已知锂电池的电动势为3 77V 内阻不计 LED的正常工作电流为20mA 定值电阻R0的电阻值为10 由曲线可知实验中的LED的额定功率为 W 结果保留两位有效数字 LED的电阻随着电流的增大而 填 增大 减小 或 不变 右 0 066 减小 图3 4 实验二 将LED置于80 的热水中 测量得到LED的U1U2曲线为图3中的b曲线 由此可知 温度升高 LED的电阻将 填 增大 减小 或 不变 解析 1 所连实物图如图所示 减小 1 2016 常州一模 某学习小组欲探究小灯泡 3V1 5W 的伏安特性 可提供的实验器材如下 A 电池组 电动势约4 5V 内阻可不计 B 双量程的电压表V1 量程为0 3V 内阻约为3k V2 量程为0 15V 内阻约为15k C 双量程的电流表A1 量程为0 0 6A 内阻约为1 A2 量程为0 3A 内阻约为0 1 D 滑动变阻器R 阻值范围0 10 允许通过最大电流为2A E 开关S 导线若干 在尽量提高测量精度的情况下 请回答下列问题 1 根据以上器材 用笔画线代替导线将实物图甲连接成完整电路 2 闭合开关前 滑动变阻器的滑动片应移到 填 A 或 B 端 A 甲 乙 2 8 3 0 解析 1 连线不要交叉 连线如图1所示 2 保证开关闭合时 待测电路部分的电压从零开始变化 故滑片应移到A端 图1 3 描点后用平滑的曲线连接各点 不要画成折线 4 小灯泡常温下的电阻应该取电压和电流较小时 图线的最左边一小段求解 取一个点用欧姆定律求解 图2 A 左 4 利用表中数据 在图乙中画出小灯泡的U I图线 5 他们在U I图象上找到小灯泡工作电压为2 0V时的坐标点 计算此状态的电阻值时 小明提出用图象上该点的曲线斜率表示小灯泡的阻值 小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值 你认为 填 小华 或 小明 的方法正确 解析 1 为了使小灯泡两端电压可以从零开始调节 滑动变阻器采用分压式 应选择阻值小的变阻器 2 小灯泡的阻值较小 采用电流表外接法 电压表的量程根据实验记录数据应选3V量程 小华 3 小灯泡两端电压需从零开始逐渐变大 故闭合开关前 滑片应滑至左端 甲 4 作图时应画成平滑的曲线 不要画成折线 5 计算电阻的数值应运用欧姆定律 小华正确 乙 3 2014 南师附中 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 现除了有一个标有 5V2 5W 的小灯泡 导线和开关外 还有 A 直流电源 电动势约为6V 内阻可不计 B 直流电流表 量程0 3A 内阻为0 1 C 直流电流表 量程0 600mA 内阻为5 D 直流电压表 量程0 15V 内阻为15k E 直流电压表 量程0 3V 内阻为6k C E F 3 某同学通过实验作出小灯泡的伏安特性曲线 如图甲所示 现把两个完全相同的这种小灯泡并联接到如图乙所示的电路中 其中电源电动势E 3V 内阻r 3 则此时