【文档说明】微专题96 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线.docx，共(14)页，1016.513 KB，由envi的店铺上传

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关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!微专题96实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线【方法点拨】(1)本实验要求电压必须从0开始，所以滑动变阻器要用分压式接法．(2)仪器选择要首先保证安全，其次是保证精确，再次操作简便，选不到理想的仪器，其中几个相比较，就选较好的．【微专题训练

】(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表(量程3V，内阻3kΩ)；电流表(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S

；导线若干。(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。实验电路原理图如图所示(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻__增大__(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率__增大__

(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为__0.39__W，

最大功率为__1.17__W。(结果均保留2位小数)[解析](1)要实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4V。由于小灯泡正常发光时电阻关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资

源!约为12Ω，所以需将电流表外接。(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大。根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大。(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内

阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′0(电动势4V，内阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中I所示，故小灯泡的最小功率为Pmin＝U1I1＝1.75×0.225W≈0.39W。

当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故

小灯泡的最大功率为Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W。(2016·浙江4月学考·18)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5V、电流为0.3A.图4图5(1)部分连线的实物图如图4所示，请完成实物连接图；(2)某次实验中，当电流表的示数为0.18A，

电压表的指针如图5所示，则电压为________V，此时小灯泡的功率是________W.(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的________(填字母)．关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!【

解析】(1)小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选择0～3V的量程；测绘小灯泡的伏安特性曲线时，电压表、电流表需从0开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法；电流表采用外接法．(2)结合量程可读出电压表的示数

在1.48～1.50V，故小灯泡的功率P＝UI≈1.50×0.18W＝0.27W.(3)随着电压的增大，小灯泡的电阻越来越大，故C正确．【答案】(1)如图所示(2)1.48～1.500.27(3)C(2016·宁波模拟)某实验小组利用图7(a)的实物连线图，做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验

，该小组在实验时测得两组数据，第一组是电压从0逐渐增加到2.5V，第二组是从2.5V逐渐减小到0，将两组数据描在I－U图上，如图(b)，第一组数据的数据点在图中是用________(填“○”或“×”)表示的．另一实验小组用同样的电路实验，

发现电压表示数的最大值只有1.5V，经检查，电路正确并连接良好，而后将电路断开，用电压表直接接到这二节电池串联而成的电池组两端，电压表示数为3.00V．请解释原因：_________________________________________________.(a)

关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!(b)【解析】(1)由于金属导体电阻随温度的变化而变化，第二组中由于开始时温度较高，故第二组在相同电压下测得的电阻应较大，第一组测出的电阻较小；因图象为I－U图象，其斜率表示电阻的倒数，故

第一组数据为○所表示的．(2)直接测量时为电源的电动势，而在接入电路时输出电压较小，故说明电池组内阻较大．【答案】(1)○(2)所用电池组内阻较大(2016·天津卷)某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡

L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3V，内阻等于3kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻等于15kΩ)电流表A1(量程0～200mA，内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3A，内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R1(0～1

0Ω，额定电流2A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5A)定值电阻R3(阻值等于1Ω)定值电阻R4(阻值等于10Ω)定值电阻R5(阻值等于1kΩ)电源E(E＝6V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的

符号旁。(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的__B__。关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!答案：(1)如图所示[解析](1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1。给出的元件电压表V1

量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4V的电压表。给出的元件电流表A，量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10Ω的定

值电阻R4，改装成最大量程为400mA的电流表。(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡I－U图象应是B。为测定标有“4.5V、2W”字样小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可

供选用：A．电压表V1(0～3V，内阻为3kΩ)B．电压表V2(0～15V，内阻为15kΩ)C．电流表A(0～0.6A，内阻约1Ω)D．定值电阻R0(阻值为3kΩ)E．滑动变阻器R(10Ω，2A)F．学生电源(直流6V，内阻不计)G．开关、导线若干(1)为使实验误差尽

可能小，并要求从零开始多取几组数据，图1所示的四幅电路图中满足实验要求的是______．该实验电路图中是电压表________(填“V1”或“V2”)；该电路图中小灯泡两端电压U与对应电压表读数UV的比值UUV＝________.关注微信

公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!图1(2)正确连接电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P应移到________端(填“a”或“b”)；实验操作中，为使灯泡不被烧坏，当观察到电表的示数接近_______

_V时，要特别注意滑动变阻器的调节．【答案】(1)乙V12(2)a2.25【解析】(1)实验要求从零开始取数据，所以滑动变阻器接成分压式电路，甲、丙错；绘制伏安特性曲线，应该使灯泡两端电压由0～4.5V连续变化，如果用0～15V量程电压

表测量，其最小分度值为0.5V，测量误差较大，所以选用0～3V量程的电压表V1，再串联定值电阻，将其改装为6V量程的电压表，所以乙正确．由分压规律可知，UUV＝2.(2)正确连接电路，闭合开关前，应使灯泡两端电压最小，故滑动变阻器的滑片应移到a端；由于

电压表内阻与定值电阻阻值相等，由分压规律可知，当电压表读数接近2.25V时，小灯泡两端电压接近4.5V的额定电压．某物理学习小组拟用下列器材研究小灯泡L两端的电压与通过它的电流的关系曲线．A．小灯泡L(4.0V,0.7A)B

．电流表A(0～0.6A，内阻为0.2Ω)C．电压表V(0～3V，内阻为9kΩ)D．标准电阻R1＝1ΩE．标准电阻R2＝3kΩF．滑动变阻器R(0～10Ω)G．学生电源(电动势E＝6V、内阻不计)H．开关一个，导线若干(1)为了准确描绘出小灯泡L

较完整的U－I曲线，请在图2甲虚线框内画出实验电路图．关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!图2(2)该学习小组同学正确进行实验操作，并处理实验数据后，描点作图得到了如图乙所示的小灯泡L的U－I图线．某次实验中得到的电压表示数如图丙所示，电压表示数

为________V，此时小灯泡的电阻约为________Ω(保留两位有效数字)．由小灯泡L的U－I图线可知小灯泡L的电阻随电流I的增大而________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)若将此小灯泡L与定值电阻R0＝4Ω串联后接在电动势为

4.0V、内阻为1.0Ω的蓄电池组两端，则小灯泡的实际功率约为________W(保留两位有效数字)．【答案】(1)如图所示(2)2.75.3(5.2也可)增大(3)0.79(0.75～0.83均可)【解析】(1)要准

确描绘小灯泡的U－I曲线，小灯泡两端电压要从0开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法；又因小灯泡的额定电压为4.0V，额定电流为0.7A，而电压表量程为3.0V，电流表量程为0.6A，所以要描绘完整曲线，必须把电压表、电流表的量程扩大，由串并联规律知，可将电压表

与标准电阻R2＝3kΩ串联改装为量程为4.0V的电压表，将电关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!流表与标准电阻R1＝1Ω并联改装成量程为0.72A的电流表；因改装后的电压表内阻远大于小灯泡电阻，所以电流表采用外接法．(2)由电压表指针位置可知此时电压表示数为2.7V，则改装电

压表两端的电压，即小灯泡两端的电压为U＝3.6V，由题图乙知此时通过小灯泡的电流约为0.68A，由R＝UI得此时小灯泡L的电阻约为5.3Ω.(3)令小灯泡两端电压为U，通过的电流为I，由闭合电路欧姆定律知E0＝U＋I(R0＋r0)，即U＝

4－5I，在题图乙坐标系中作图线，如图所示，此时两条图线的交点坐标为(0.45A,1.75V)，所以小灯泡此时的实际功率为P＝1.75×0.45W≈0.79W.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验器材如下：待

测小灯泡(2.5V,0.5A)；双量程电压表(中间接线柱3V，内阻约为3kΩ；右边接线柱15V，内阻约为15kΩ)；双量程电流表(中间接线柱0.6A，内阻约为0.125Ω；右边接线柱3A，内阻约为0.

025Ω)；滑动变阻器(20Ω，2A)；电源(电动势约为3V，内阻未知)；开关一个；导线若干．图3(1)甲同学选择合适的器材，连好实物图如图3所示，乙同学检查时发现了多处错误，请指出(至少2处)：关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!______

__________________________________________________________________；_________________________________________________________

_______________.(2)两同学改正错误，正确连线后，测出如下表所示的7组I、U数据，请你在图4坐标纸上建立I－U坐标系，标出坐标点，绘出小灯泡的伏安特性曲线.次数n1234567电压/V00.200.501.001.502.00

2.50电流/A00.080.100.130.160.180.20图4(3)根据绘出的小灯泡的伏安特性曲线，该小灯泡在电压为1.8V时的实际电阻约为________Ω.(结果保留三位有效数字)(4)关于本实验的系统误差，下列判断正确的是()A．系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大B

．系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大C．系统误差主要是由忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大D．系统误差主要是由电表读数时的估读引起的，电压越大误差越大【答案】(1)①滑动变阻器接法错误，应改成分压式接法．②电压表量程

错误，应选用3V的量程；③电流表位置接错，应采用外接法．(2)见解析图(3)10.3(±0.3)(4)A解析(1)由于是测绘小灯泡(2.5V,0.5A)的伏安特性曲线实验，故电压表的量程选用3V即可，要求电压从“0”开始所以滑

动变阻器应采用分压式接法；小灯泡的阻值小，故电流表应采用外接法．关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!(2)如图所示(3)在图中找到相应的点，即在U＝1.8V时的电流为I＝0.175A，则电阻R＝1.80.175Ω≈10.3Ω.(4)由于电流表外接，其示数包括了流

经电压表的电流，比小灯泡的实际电流大，故这个实验中的系统误差主要来源于电压表的分流，故A选项正确．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A．直流电源3V(内阻可不

计)B．直流电流表0～600mA(内阻约0.5Ω)C．直流电压表0～3V(内阻约3kΩ)D．滑动变阻器(10Ω，1A)E．滑动变阻器(1kΩ，300mA)F．开关、导线若干(1)本实验中滑动变阻器选用________(填“D”或“E”)．(2)表格中的各组数据是该同

学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图5所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线.U/V00.51.01.52.02.5I/A00.170.300.390.450.49关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!(3)如图6所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定

值电阻R0串联，接在电压恒定为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为________W(结果保留两位有效数字)．【答案】(1)D(2)见解析图(3)0.30【解析】(1)本实验滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选D；(2)根据表中实验数据在坐标系内描出

对应点，然后作出图线如图线a所示；(3)设灯泡两端的电压为U，通过每个灯泡的电流为I，则U＝4－2IR0＝4－2×5I＝4－10I，即U＝4－10I，在灯泡的I－U图象中作出此函数图象如图线b所示，由图象可知，U＝1.0

V，I＝0.3A，每个灯泡消耗的实际功率P＝UI＝0.30W.【2017·长春外国语学校高三上学期期末考试】某实验小组描绘规格为“2.5V0.6W”的小电珠的I－U特性曲线．实验室提供下列器材：A．电流表A1(量程为0～25mA，内阻约0.2Ω)B．电流表A2(量程为0～300m

A，内阻约1Ω)C．电压表V1(量程为0～3V，内阻约5kΩ)关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!D．电压表V2(量程为0～15V，内阻约15kΩ)E．滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流1

.5A)F．滑动变阻器R2(0～1000Ω，额定电流0.5A)G．直流电源(电动势6V，内阻忽略不计)H．开关一个、导线若干（1）在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母)

A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆“×100”D．欧姆“×1”（2）实验中所用的电流表应选______；电压表应选______；滑动变阻器应选__________．(只需填器材前面的字母代号)（3）若采用如图所示的电路描绘小电珠的伏

安特性曲线，电压表的右端应与电路中的______点相连．(选填“a”或“b”)(4)开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________端．(选填“c”“d”或“cd中间”)(5)测量后，该小组根据实验数据

，利用Excel拟合出小电珠的I－U特性曲线如图9所示．请根据曲线确定小电珠两端电压为1.5V时，其实际功率P=________W.（6）该小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后，闭合开关，慢慢增大小电珠的电压，发现刚开始时两电表指针均偏转，但小电珠不发光，请简要分析原因：__

______________________________________________________________________.【答案】（1）D（2）BCE（3）a（4）c（5）0.33（6）电压(电流)较小时，

灯丝的温度较低，达不到发光的温度(2017·湖北黄冈一模)某同学用如图(a)所示的实验电路来测量未知电阻Rx的阻值。将电阻箱接入a、b之间，闭合开关S，适当调节滑动变阻器R′后保持滑片位置不变，改变电阻箱的阻值R，得到多组电压表的示数U与R的数据，并绘出U

－R的图象如图(b)所示。关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!(1)请用笔画线代替导线，根据电路图在图(c)中画出缺少的两根导线。(2)用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为5.0V，利用图(b)中的U－R图象可得Rx＝__25__Ω。

(保留两位有效数字)(3)使用较长时间后，电源的电动势可认为不变，但其内阻增大。若仍使用该装置和图(b)中的U－R图象来测量某一电阻的阻值，则测量结果将__偏小__(填“偏大”“偏小”或“不变”)。若仍想使用该电路和

图(b)中测绘的U－R关系图象测量电阻，则需对电路进行简单修正：将电阻箱的阻值调到10Ω，并接入a、b之间，调整滑动变阻器滑片的位置，使电压表示数为__4.0__V，之后保持滑动变阻器阻值不变，即可用原来的方法继续测量电阻。答案：(1)如图甲所示[解析](1)根据电路图连

线，如图甲所示。(2)由题图(b)可知，当电压U＝5V时，电阻约为25Ω。关注微信公众号——高中物理学习研究，获取更多优质资源!(3)a、b两点间这段电路可以当成一个等效的电源，当等效电源的内电阻变大时，外电阻相同时，外电

路分得的电压减小，重新作出U－R图象，如图乙所示；若仍使用该装置测量某一电阻的阻值，则测量值小于真实值；要想进行修正，应使对应的图象与原图象重合，则可知当电阻箱的阻值为10Ω时，对应的电压为4.0V，故应调节滑动变阻器使电压表示数为4.0V，之后保持

滑动变阻器阻值不变，即可用原来的方法继续测量电阻。