第35讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线（复习讲义）（福建专用）（学生版）

第35讲实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线目录TOC\o"1-4"\h\z\u01考情解码·命题预警 202体系构建·思维可视 303核心突破·靶向攻坚 4考点一基础实验方案 4知识点1实验原理与操作 4知识点2数据处理 4知识点3误差分析与注意事项 5考向1实验原理与操作 5考向2数据处理与误差分析 9考点二创新实验方案 12知识点创新实验方案 12考向创新实验新考法 1304真题溯源·考向感知 14

考点要求考频2025年2024年2023年描绘小灯泡的伏安特性曲线理解低频\\\考情分析：1.命题形式：单选题非选择题2.命题分析：近几年各地高考很少出现单独对描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的考查。以往考查时题目以实验题的形式出现，以考查原理、电路设计和误差分析较多，福建近三年的高考中没有出现对该实验的考查3.备考建议：本讲内容备考时候，注意理解描绘小灯泡伏安特性曲线的原理及操作，熟练掌握欧姆定律伏安法，学会分析系统误差。4.命题情境：实验题，创新实验题型1.结合半导体器件（如二极管、热敏电阻）考查非线性伏安特性曲线的绘制与应用2.要求学生通过图像分析元件的工作状态（如额定电压、实际功率）5.常用方法：欧姆定律、伏安法复习目标：1.理解和掌握描绘小灯泡伏安特性曲线的实验原理，并会做出必要的误差分析。2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究

考点一基础实验方案知识点1实验原理与操作实验原理及原理图用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U­I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来实验步骤1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图中的原理图连接好实验电路2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S3.移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关SU(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器知识点2数据处理1.在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线知识点3误差分析与注意事项注意事项1.电路的连接方式：(1)电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)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连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．2.闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使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因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝3.I­U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差4.当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关5.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.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差2.电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差考向1实验原理与操作例1（2024·福建·模拟预测）实验小组的同学在实验室利用伏安法测量小灯泡的功率，实验室提供的器材如下：小灯泡（额定电压2.5V）直流电源（电动势3.0V，内阻不计）电流表A（量程0~600mA，内阻约）电压表V（量程0~3V，内阻约）滑动变阻器（最大阻值为，额定电流1A）滑动变阻器（最大阻值为，额定电流300mA）（1）在该实验中，滑动变阻器应选择（填“”或“”）。（2）根据电路图，将图甲中的实验仪器连成完整的实验电路。（3）实验小组的同学在实验中测出的6组数据如表，某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出了5个数据的对应点，请你画出第4组数据的对应点，并作出该小灯泡的伏安特性曲线。U（V）I（A）10020.50.1731.00.3041.50.3952.00.4562.50.49乙（4）根据图线，可确定小灯泡的额定功率为（保留两位有效数字）。根据图丙可知当小灯泡的电压为时，功率为，当电压为时（小于额定电压），实际功率（填“大于”“等于”或“小于”）。【变式训练1】（2023·福建福州·一模）某小组通过实验测绘一个标有“5.0V

7.5W”某元件的伏安特性曲线，电路图如图甲所示，备有下列器材：A．电池组（电动势为6.0V，内阻约为1Ω）

B．电压表（量程为0〜3V，内阻RV=3kΩ）C．电流表（量程为0〜1.5A，内阻约为0.5Ω）

D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流1A）E．定值电阻R1（电阻值为3kΩ）

F．定值电阻R2（电阻值为1.5kΩ）G．开关和导线若干（1）实验中所用定值电阻应选（填“E”或“F”）；（2）根据图甲电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整；（3）某次实验时，电压表示数指针位置如图丙所示，则电压表读数是V；元件两端电压是V；（4）通过实验数据描绘出元件的伏安特性曲线如图丁所示，若把该元件与电动势为4.5V，内阻为1.5Ω的电源相连接，则此时该元件的电阻值约为Ω。（计算结果保留2位有效数字）思维建模仪器选择的一般顺序是先易后难．首先确定出必须使用而又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和电路计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程．待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据．如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响，一般来说如果是限流法选定比待测电阻大几倍的滑动变阻器，如果是分压法选定阻值小的滑动变阻器．【变式训练2】甲实验小组要探究一个规格为5.0VA．电压表V1（量程0-6V，内阻值约1.5kΩB．电压表V2（量程0−20V，内阻C．电流表A1（量程0-3A，内阻0.2D．电流表A2（量程0−50mA，内阻E.滑动变阻器R1（最大电阻约20F.滑动变阻器R2（最大电阻约1G.电源（电动势6V，内阻不计），开关一个，导线若干(1)要求小灯泡电压从零开始调节，为了调节方便，测量尽可能准确，电压表应选用，电流表应选用，滑动变阻器应选用（填器材前面序号）。(2)根据所选器材和要求在虚线框中并画出实验电路图(3)乙实验小组正按正确操作得到另外一个元件伏安特性曲线(I−U图象如图），如果将这个元件直接接到电动势为3.0V、内阻值为7.5Ω的电源两端，则该元件电阻值是考向2数据处理与误差分析例2（2024·福建三明·模拟预测）LED灯具有亮度高，使用寿命长、节能等优点。一实验小组探究某LED灯的伏安特性，其电路设计如图甲所示（虚线框内待确定），提供的器材有：A．LED灯（额定电压为3.0V，额定功率为0.6W）B．电池组（电动势约为4.5V，内阻约为1Ω）C．电压表V（量程为3V，内阻约为1kΩ）D．电流表A（量程为50mA，内阻）E.定值电阻（阻值）E.定值电阻（阻值）G.滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流为2A）H.滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，额定电流为20mA）G.开关和导线若干。(1)为了便于调节且能够在0~3V的范围内对LED灯的电压进行测量，滑动变阻器选（选填“”或“”）；(2)因提供的电流表量程太小需扩大量程，则应选用定值电阻（选填“”或“”）进行改装；(3)各元件均无故障，但闭合开关后，无论如何调节滑动变动器，两电流表的示数总是调不到零，其可能的原因是（选填“a、b”或“c、d”）之间断路；(4)将改装后的电流表分别接入图甲中位置P和Q，并测出两个位置时的多组数据，描绘出4I—U图像如图乙所示，则曲线（选填“1”或“2”）对应的是接在位置P描绘的图像；若实验中考虑电表内阻的影响，为消除系统误差，改装后的电流表应接在位置（选填“P”或“Q”），并经修正后重新绘制图像；(5)某同学描绘出4I—U图像为图乙中的曲线1，并将此LED灯接在一个电动势，内阻电源上，如图丙所示，则LED灯的实际功率约为W（结果保留2位有效数字）。【变式训练1】在描绘热敏电阻（TC）伏安特性曲线的实验中，某小组采用如图甲所示的器材和电路连接，其中电源的电动势E=3.0V，内阻r=0.5Ω，R0是阻值为7.5Ω的定值电阻，电压表V1、V2内阻未知。(1)为了使热敏电阻两端的电压可从零开始调节，请在图甲中添加一根导线改进该实验。(2)电路改进完成后，若要使电压表的读数增大，则滑动变阻器的滑片应该向（填“左”或“右”）端滑动。(3)若两电压表V1、V2的读数分别为U1、U2，则热敏电阻的阻值RT=（用实验中测得数据的字母表示），该测量值与真实值相比（填正确答案标号）。A．偏大

B．偏小

C．相等

D．不确定(4)实验测得热敏电阻的伏安特性曲线如图乙所示，将该热敏电阻RT、定值电阻R0和电源构成简单闭合回路，则此时热敏电阻的实际电功率为W（结果保留两位有效数字）。思维建模在描点时，一是不要忘了(0,0)这个点，二是连线时用平滑的曲线连接，使尽量多的点落在曲线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，较远的点舍去，三是理解好曲线斜率的意义，如果是U­I图线，斜率表示电阻，如果是I­U图线，斜率表示电阻的倒数．【变式训练2】某同学想通过测绘小灯泡的I−U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律.所用器材如下：待测小灯泡一只，额定电压为2.5V电压表一个，量程0∼3V，内阻约为3电流表一个，量程0∼0.6A，内阻约为0.1滑动变阻器一个；干电池两节；开关一个，导线若干。(1)请在图甲中补全实验的电路图。(2)图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于（选填“A”或“B”）端。(3)某次测量时电流表示数如图乙所示，该示数为A。(4)该同学通过实验作出小灯泡的I−U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为Ω（结果保留两位有效数字）。(5)I−U图像弯曲的原因是.考点二创新实验方案知识点创新实验方案1．创新点分析以本实验为背景，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．2．命题视角视角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．考向创新实验新考法例1我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的I—U特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I—U图像。(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图（填“a”或“b”）。(2)已知电压表V的量程为0∼1.5V，内阻为21kΩ，若要将该电压表改装成量程为0∼4V的电压表，该电表需串联一个(3)太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是(4)太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号Rs表示，将同规格的电池板接入电路如丁图所示，已知电源电动势E=3V，内阻r=500Ω，可得电池板消耗的功率【变式训练】某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，并研究灯丝的导电特点。(1)实验中用电流传感器代替电流表，请将图甲的电路图补充完整。(2)滑动变阻器有两种规格，本实验应选（填标号）。A．最大阻值5Ω B．最大阻值1000Ω(3)某次测得的电流I=1.6A，电压U=1.2V，此状态下小灯泡电阻的测量值R1=(4)描绘出小灯泡的U−I曲线如图乙所示，可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变（填“大”或“小”）。