【创新设计】2014届高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第4讲实验六 描绘小灯泡的伏安特性曲线（含解析） 新人教版.doc

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1、第4讲实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线注意事项1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2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3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端加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压误差分析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、作图带来误差热点实物连线及数据处理【典例1】 一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特

2、性曲线，他们设计了如图741甲所示的电路图请回答下列问题：图741(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值(3)闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零原因可能是图中的_(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”)处接触不良(4)实验测得表格中的7组数据请在图742中的坐标纸上作出该元件的IU图线序号电压/V电流/A10020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44图742(5)为了求元件

3、Q在IU图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R求得乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R求得其中_(填“甲”或“乙”)同学的方法正确解析(1)由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法(2)由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值(3)当图中的f处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调为零(4)根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来(5)IU图线上切线(即斜率)可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而R则可以用来计算电阻的大小答案(1)如图所示(2)小于(3)f(4)如图所示(5)甲实物连线的原则1先串后并，接线到柱

4、，注意量程和正负2对限流电路，只需用笔画线代替导线，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)3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【变式跟踪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

5、计算出该灯泡的额定电压U V1.22 V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3 V，内阻约3 k)B电流表A1(量程150 mA，内阻约2 )C电流表A2(量程500 mA，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4.0 V，内阻不计)G开关S和导线若干H待测灯泡L(额定功率0.75 W，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

6、”)；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743中作出灯泡的UI图线图743(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，

7、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PUI0.75 W，再结合图象可知U额2.5 V；大于1.23 V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)见解析图(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)电路设计及电表的灵活选取【典例2】 已知一个标有图744“2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的RU特性如图744所示某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U变化的图象可供选择的器材有：电流

8、表A1(量程100 mA，内阻约2 )；电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.3 )；电压表V1(量程1 V，内阻500 )；电压表V2(量程15 V，内阻1 k)；定值电阻R1(电阻为1 k)；定值电阻R2(电阻为10 k)；滑动变阻器R0(010 ，2 A)；电池E(电动势为3 V，内阻很小)；导线若干和开关S一个(1)利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据他在实验中应选用电流表_，电压表_，定值电阻_(填所选器材的符号)(2)在方框内画出该同学的实验电路图(3)在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为_ V.解析分析RU特性可知，该元件的最大电流为I A0.06 A

9、60 mA，故应选电流表A1；电压最大值为2.4 V，V1量程太小，而V2量程太大，将V1与定值电阻R1串联，当V1(内阻500 )为1 V时，R1两端电压为2 V，二者串联可等效为一个量程为3 V的电压表，满足量程需求电压要求从0开始调节，故滑动变阻器连接采用分压法Rmax，故电流表外接描绘伏安特性曲线时，电压从零开始，需用滑动变阻器的分压式接法，选C.答案(1)EC(2)C(3)步骤B不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤D有错，应为按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来2(2012安徽卷，21)图745为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路

10、图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.图745(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，逐渐移动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线(2)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，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

11、数，直至电压达到其额定电压(2)如解析图所示3有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻0.4 )D电流表(00.6 A，内阻1 )E滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许最大电流为2 A)F滑动变阻器(最大阻值为500 ，允许最大电流为1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图746甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_.(2)实验中所用电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)图

12、746解析(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据(2)因小灯泡额定电压为4 V，015 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选05 V的A；小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 ，调节不方便，故应选滑动变阻器E；又因RVRAR，所以电流表应外接答案(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE4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“5 V，2.5 W”的小灯泡，导线和开关外，还有：A直

13、流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)B直流电流表(量程03 A，内阻约为0.1 )C直流电流表(量程0600 mA，内阻约为5 )D直流电压表(量程015 V，内阻约为15 k)E直流电压表(量程05 V，内阻约为10 k)F滑动变阻器(最大阻值10 ，允许通过的最大电流为2 A)G滑动变阻器(最大阻值1 k，允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据(1)实验中电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均用序号字母表示)(2)请按要求将图747中所示的器材连成实验电路图747(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图748所示现

14、把实验中使用的小灯泡接到如图749所示的电路中，其中电源电动势E6 V，内阻r1 ，定值电阻R9 ，此时灯泡的实际功率为_W(结果保留两位有效数字)图748图749解析(1)由灯泡标识(5 V，2.5 W)知，I0.5 A，因此电流表选C，电压表选E.由于电路接成分压式，滑动变阻器选F.(2)如图所示(3)把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax0.6 A，在题图中的UI图中，作出此电源的UI图线如图中虚线所示两图线交点即表示该灯泡的实际工作点由图知U2.2 V，I0.38 A，所以PUI2.20.38 W0.84 W.答案(1)CEF(2)见解析图(3)0.84(0.810.

15、87)皆可5(2012四川卷，22(2)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V，0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r20.2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干甲同学设计了如图7410(1)所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图(2)所示，此时L的电阻为_.图7410乙同学又设计了如图7411a所示的电路来进行测量，电

16、压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_V.学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图7411b所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号图7411解析电压表的示数U2.30 V，所以灯泡的电阻RL 5 .由题图知电压表V与R2串联，根据串联分压，当电压表V的示数为3 V时，R2两端的电压U2R23 V1 V，所以灯泡两端的电压UUVU2(31)V4 V.要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，则电压表的量程为4.0 V，电流表的量程为0.7 A，因此将电压表V与标准电阻R2串联改装为量程为4.0 V的电压表，将电流表A2与标准电阻R1，并联改装量程为0.6 A A0.72 A的电流表故虚线框内实验电路如下图所示答案54如解析图所示14