1、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线重难讲练一、电流表的内接法和外接法的比较1. 两种接法的比较内接法 外接法电路误差分析电压表示数UV UR UA UR电流表示数 IA IRR 测 R 真UVIA URIR电压表示数UV UR电流表示数IA IR IV IRR 测 R 真UVIA URIR误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用2. 电流表内、外接的选择方法(1) 直接比较法：当 RxRA时，采用内接法，当 RxRV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.(2) 公式计算法当 Rx 时，用电流表内接法，RARV当 Rx 时，用电流表外接法，RARV当 Rx 时，
2、两种接法效果相同.RARV(3) 试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接 b、 c 两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.二、滑动变阻器两种接法的比较限流式 分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法 采用“两下一上”的接法调压范围 E(不计电源内阻)ERxR Rx 0 E(不计电源内阻)适用情况负载电阻的阻值 Rx与滑动变阻器的总电阻 R 相差不多，或 R 稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零
3、开始连续可调(2)负载电阻的阻值 Rx远大于滑动变阻器的总电阻 R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1. 实验电路（1）电流表的内、外接：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法。（2）滑动变阻器的接法：小灯泡两端的电压需要从 0 开始，滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图所示。2. 实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线.(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.3. 注意事项(1) 因 I U 图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，
4、因此滑动变阻器应采用分压式接法.(2) 由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法.（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压为零的位置。（4）在增大电压的过程中，要确保不超过小灯泡的额定电压。（5）在选择电表的量程时，掌握以下原则：在测量值不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至 量程左右。23（6）测绘 IU(UI)图线时要注意三点：一是标度选取合理。即作出的图像既可以把表中所给出的所有点都标注上，同时又要使图像分布在中央位置上；二是用“”或“”标注点；三是用平滑曲线拟合连接各点，误差较大的点可以舍弃。【典例 1】 “测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接。小
5、王的连线如图所示，闭合开关 S 前请老师检查，老师指出图中标示的、两根连线有一处错误，错误连线是_(填“”或“”)；图中标示的、和三根连线有一处错误，错误连线是_(填“” 、 “”或“”)。小王正确连线后，闭合开关 S 前，应将滑动变阻器滑片 C 移到_处(填“ A”或“ B”)。闭合开关 S，此时电压表读数为_ V。缓慢移动滑片 C 至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为_ A。【答案】1 4 A 0 0.32【典例 2】图甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为 3 V.(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.(2)完成下列实验步骤：闭
6、合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最_(选填“左”或“右”)端；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；记录如下 8 组 U 和 I 的数据，断开开关.根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.编号 1 2 3 4 5 6 7 8U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光(3)数据分析：从图线上可以得
7、知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_.图线表明导体的电阻随温度的升高而_.小灯泡正常工作时的电阻约为_.(保留到小数点后一位)【答案】(1)见【解析】图 (2)左 见【解析】图(3)先不变，后逐渐增大 增大 14.6 【解析】(1)与实物电路相对应的电路图如图所示.(2)为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端.根据表格中的数据，画出小灯泡的 I U 图线如图所示.(3)从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大.图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.根据 I U 图线可得电压 U3 V 时， I0.205 A，所以小灯泡正常
8、工作时的电阻约为 R 30.20514.6 .【跟踪训练】1. 在图中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻 R 的电路图，下列说法不正确的是( )A.甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B.甲中 R 测 R 真 ，乙中 R 测 采用外接法，由表中实验数据可知，电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示；闭合开关前，滑片应置于最左端(3)根据表中实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后作出灯泡的 U I 曲线如图所示(4)电源的电动势为 1.5V，短路电流为 ，电流与路端电压的关系式为：短 =1.52.0=0.75AU E Ir1.52 r.在 U-I 图中作出电流
9、与路端电压的关系图线，如图所示；交点坐标即为小灯泡的实际电压和电流，故功率为： P UI0.80.35 W0.28W.5 （2018 浙江省温州市十五校联合体高一下期末联考）某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，现有如下实验器材：量程为 3 V、内阻约为 3 k 的电压表；量程为 0.6 A、内阻约为 0.1 的电流表；阻值为 020 的滑动变阻器；内 阻可忽略、输出电压为 3 V 的电源；额定电压是 2.5 V 的小灯泡；开关和导线若干 (1)该同学连接实验电路如图所示，闭合开关 S 前请老师检查，老师指出图中标示的、和五根连线中有两处错误，错误连线是_(填“”或“” “” “”或“”
10、)；(2)正确连线后，闭合开关 S 前，应将滑动变阻器滑片 C 移到_处(填“A”或“B”)调节滑动变阻器，电流表的示数从 0 开始增加，当示数为 0.50 A 时，电压表示数如图所示，读数为_ V (3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的_ (填字母) 【答案】 A 2.50 C6 （2018 广东省普宁市第二中学高三七校联合体考前冲刺）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某实验小组决定测绘标有“3.8V 0.4A”小灯泡的伏安特性曲线。(1)使用多用电表粗测小灯泡的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图所示，读数为_(2)实验室提供的实验器材有：A电源 E（4 V，内阻约 0.4 ）
11、B电压表 V（2 V，内阻为 2 k）C电流表 A（0.6 A，内阻约 0.3 ）D滑动变阻器 R（010 ）E三个定值电阻（ R1=1 k， R2=2 k， R3=5 k）F开关及导线若干小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装。在给定的定值电阻中选用_（选填“ R1”、 “R2”或“ R3”）与电压表_（选填“串联”或“并联” ） ，完成改装。在虚线框中画出正确的实验电路图_（虚线框中已将部分电路画出，请补齐电路的其他部分） ；(3)该实验小组按照正确的电路图和实验操作描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图所示。先将两个相同规格的小灯泡按如图所示电路
12、连接，图中定值电阻阻值为 R0=3，电源电动势 E=4.5V，内阻 r=1.5，此时每个小灯泡消耗的电功率为_W。 （结果保留 2 位有效数字， I 表示通过每个小灯泡的电流）【答案】10 R2 串联 0.74-0.78灯泡正常发光时的电阻为： ，电压表内阻为 ，电流表内阻约为 ，电压表内阻远=3.80.4=9.5 4 0.3大于灯泡电阻，而电流表内阻与灯泡内阻相差不多，故电流表应采用外接法，由于滑动变阻器阻值较小，故采用分压式接法，电路图如图所示：（3）设通过每个灯泡的电流为 I，电源电动势为： ，=+2（ 0+） =+9整理得： =9=4.59即： ，=4.59在灯泡 U-I 图象坐标系内
13、作出：U-I 图象如图所示：由图示图象可知，灯泡两端电压为： =2.6通过灯泡的电流为： ，=0.29灯泡实际功率为： 。=2.60.290.757. （2018 北京市首都师范大学附属中学高三三模）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。现有如下器材：直流电源（电动势 3.0V，内阻不计）电流表 A1（量程 3A，内阻约 0.1）电流表 A2（量程 0.6A，内阻约 5）电压表 V1（量程 3V，内阻约 3k）电压表 V2（量程 15V，内阻约 200k）滑动变阻器 R1（阻值 010，额定电流 1A）滑动变阻器 R2（阻值 0
14、1k，额定电流 300mA）在该实验中，电流表应选择_（填“A 1”或“A 2”） ，滑动变阻器应选择_（填“ R1”或“ R2”） 。请你在方框内画出电路图_，并根据右侧的实验实物电路图在答题卡对应的位置画出描绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路原理图_。某同学根据测量数据在答题卡的方格纸上已作出该小灯泡的伏安特性曲线，请计算当小灯泡两端电压为0.75V 时，小灯泡的电阻为 R=_。若将该灯泡与一个 6.0 的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P =_W（保留两位有效数字） 。通过实验中测出的 6 组数据给出的信息，请你推断小灯泡在不超过额定电压条件下，下图中可能正
15、确的是_。 （图中 I、 U、 P 别为小灯泡的电流强度、电压、功率）【答案】 A 2 R1 3.3 0.35 D【解析】(2)灯泡额定电流 ，故电流表选 A2（量程 0.6A，内阻约 5） ，灯泡额定电压为 3V，=1.5W3V=0.5A电压表选 V1（量程 3V，内阻约 3k） ，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选 R1（阻值010，额定电流 1A） 由描绘小灯泡的伏安特性曲线需要电压和电流从零开始到额定值，则滑动变阻器采用分压接法满足要求；因 ， ，电流表采用“小外偏小”即外接法，作出电路=62=3621=53000=15000图如图所示： ；依据电路图连接实物如图： 。根据第
16、 4 组实验数据在坐标系中描出对应点，然后作出 I-U 图象，由图可知，当电压为 0.75V 时，电流为 0.23A，故电阻为： .=0.750.233.3电源与 6.0 的定值电阻串联组成等效电源，在灯泡伏安特性曲线中作出电源的 U-I 图象如图所示：两图象的交点坐标值为： U=1.1V， I=0.32A，灯泡功率为： P=UI=1.1V0.32A0.35W。A、B、根据功率 ，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，灯泡的 图象不是直线，随 U=12 2增大，灯泡电阻增大， I-U 图象的斜率变小，故 A、B 错误；C、灯泡实际功率 P=I2R，随电流 I 增大，灯泡温度升高，灯泡电阻 R
17、变大，灯泡的 P-I2图象斜率变大，故 C 错误，D 正确；故选 D。8 （2018 湖南省长郡中学高三（炎德英才大联考）第六次月考）在一次测量小灯泡的电流和电压的关系过程中，聪明而又粗心的小刚连接了如图所示的电路，同组的小强发现有错，主张拆开重新连接，可是时间来不及了，小刚眼珠一转，在图示电路中增加一根导线，电路就正常了问：(1）如果闭合图示电路的开关，估计电压表的示数约为_V，电流表的示数约为 _A小灯泡的发光情况是_（填“发光”或“不发光”);(2)请在本题图中画出小刚连接的那根导线_；(3)用实验得到如下数据（(I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压）:1(A) 0. 12 0.21
18、 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1. 60 1.80 2.00请在下图中画出小灯泡的 U-I 曲线_；(4）如果将题中的小灯光直接与电动势是 1. 5 V，内阻是 2.0 的电源连接，小灯泡的实际功率是_W.（若需作图，可直接画在第（3) 小题方格图中）【答案】 （1）3； 0； 不发光 （2）电压表“-”与灯泡右接线柱连接 （3）见【答案】图（4）0.28（0.26 至 0.30 均可） (2) 小刚连接的导线如图中虚线所示，这样一连，把电压表并联在了灯泡两端，电流表测量通过灯泡的电流，滑动变阻器还能改变电路电流即电压表“-”与灯泡右接线柱连接；(3) 细心找出表中数据所对应的点，用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了所求作的 U-I 图线，如图中曲线(4)采用图解法，根据 U=EIr，在图上作出电源的 U-I 图线，可得小灯泡工作电流为 0.35A，工作电压为0.80V，因此小灯泡实际功率为 0.28W。
