2016届创新设计高考物理专用大一轮复习实验专题精讲

实验八 测绘小灯泡的伏安特性曲线注意事项电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出UI图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法。保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。误差分析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。测量时读数带来误差。在坐标纸上描点、作图带来误差。热点一

对电路的连接和实验数据处理的考查【例1】某同学用图1甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡I－U图线，并研究小灯泡的实际功率与所加电压的关系。图1根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连成完整的实验电路。开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于

(填“a端”、“b端”或“ab的正中间”)。(3)根据实验数据，画出的小灯泡的I－U图线如图2所示，由此可确定小灯泡在电压为2.5

V时的实际功率为

(保留三位有效数字)。图2(4)已知小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω，并且其阻值与灯丝温度的关系为R＝k(273＋t

℃)，k为比例常数，根据I－U图线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为

℃。解析

(1)根据电路图，可得实物图的连线如图所示。开关S闭合之前，应使小灯泡两端的电压最小，故滑动变阻器R的滑片应置于a端。由小灯泡的I－U图线可知，当电压为2.5

V时，通过小灯泡的电流约为0.39

A，故小灯泡的实际功率P＝UI＝2.5×0.39

W＝0.975

W。(4)由小灯泡的I－U

图线可知，当小灯泡正常工作时，电压U0＝3.0

V，电流I

＝0.42

A0

0，灯丝的电阻R

＝0U

3.0I0

0.42＝

Ω＝7.14Ω，则有1.5＝k(273＋27

℃)，7.14＝k(273＋t

℃)，解得t＝1

155℃。答案

(1)见解析图

(2)a

端

(3)0.975W (4)1

155实物连线的原则先串后并，接线到柱，注意量程和正负。对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注

意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。【变式训练】有一只标值为“2.5

V，x

W”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清。某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率。已知小灯泡的灯丝电阻约为5Ω，请先在图3甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路。图3开关S闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于

。(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为

W。解析

(1)小灯泡电阻较小，所以，电流表外接，电路图及实物图见答案；(2)开关S闭合前，被测电路两端电压应最小，

滑片应置于B端；(3)由图丙知，灯泡两端额定电压为2.5

V时，电流为I＝0.44

A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5×0.44

W＝1.1

W。答案

(1)如图甲所示

实物连线如图乙所示(注：任何一个地方错误均不可)

(2)B端

(3)1.1热点二

拓展创新实验探究高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，

不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。视角1

以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。视角2

图象法处理数据及实物连线视角3

实验仪器的选择及控制电路的选择视角4

数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。【例2】

(2013·江苏卷，10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0

V，1.8

W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10

Ω。(1)准备使用的实物电路如图4所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)图4现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选

Ω的定值电阻。测量结束后，应先断开开关，拆除

两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图5所示。请指出图象中不恰当的地方。图5解析

(1)从

P－U2

图象上描出的点可知，小灯泡两端的电压从0

开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压电路。根据P＝IU

知，通过小灯泡的最大电流I＝P＝0.6

A，故电流表选0～0.6

A

的U量程。实物电路如答案中图所示。(2)由小灯泡规格可知，小灯泡允许通过的最大电流为

0.6

A，1故要求接入

R

后，电路中的总电流要不小于

0.6

A，根据

I＝ER得总电阻RE＝

I

＝0.6112

Ω＝20

Ω，故

R

应选

10

Ω

的定值电阻。为了实验仪器的安全，防止电源短路及误将电源与其他电路接通，所以断开开关后，先拆除电池两端的导线，再拆除其他导线。从坐标纸上所描点可以看出这些点不近似在一条直线上，应为曲线，小明作出了一条直线不合适。作图时应使这些点占据整个坐标纸，而小明的横坐标只用了一半，所以小明横坐标的标度选择不合适。答案

(1)如图所示

(2)10

(3)电池(4)图线不应画为直线，横坐标的标度选择不合适。【变式训练】2．(2014·北京海淀区期末试题)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，所用小灯泡标有“3.8

V,0.3

A”字样，并提供有以下器材：

A．电压表V(0～5

V，内阻约5

kΩ)B．电流表A1(0～50

mA，内阻约2

Ω)C．电流表A2(0～500

mA，内阻约1

Ω)D．滑动变阻器R1(0～10Ω)E．滑动变阻器R2(0～2

kΩ)

F．直流电源E(电动势4.5

V

，内阻不计)G．开关S及导线若干(1)为了提高测量的准确度和调节方便：①实验中应选用电流表

，滑动变阻器

。(填写器材代号)②请在下面的虚线框内画出实验电路图。图6(2)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图6甲所示。在另一实验中将此小灯泡接入如图乙所示的电路中，电路中电源电压U(U≤3.8V)恒定，在t＝t0时刻闭合开关S。由电流传感器记录的电流随时间变化的图象(i－t)可能是下图中的

(填“A”、“B”或“C”)图。解析

(1)小灯泡的额