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1、实验七：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验七：描绘小灯泡的伏安特性曲线01.能能描描绘绘小小灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线，并并能能分分析析曲曲线线的的变变化化规规律律2.能处理相关的拓展性实验能处理相关的拓展性实验【实验目的实验目的】1.描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线2.分析伏安特性曲线的变化规律分析伏安特性曲线的变化规律【实验原理实验原理】1.用用_测测出出流流过过小小灯灯泡泡的的电电流流，用用_测测出出小小灯灯泡泡两两端端的的电电压压，测测出出多多组组(U，I)值值，在在U-I坐坐标标系系中中描描出出各各对对应点，用应点，用_的曲线将这些点连接起来的曲线将这些点连接起来
2、电流表电流表电压表电压表一条平滑一条平滑2.电电路路的的选选择择：本本实实验验用用伏伏安安法法测测量量在在不不同同电电压压下下灯灯丝丝的的电电流流和和电电压压，描描绘绘出出伏伏安安特特性性曲曲线线由由于于使使用用的的小小灯灯泡泡是是“3.8 V0.3 A”的的，正正常常发发光光时时灯灯丝丝电电阻阻约约为为13，阻阻值值较较小小，因因此此应应该该用用电电流流表表_电电路路；由由于于要要测测小小灯灯泡泡在在不不同同电电压压下下的的电电流流、电电压压，电电压压取取值值范范围围要要尽尽量量大大，因因此此滑滑动动变变阻阻器器应应该该用用_接法电路电路图如图所示接法电路电路图如图所示外接法外接法分压式分压
3、式【实验器材实验器材】学学生生电电源源(46 V直直流流)、小小灯灯泡泡“4 V0.7 A”或或“3.8 V0.3 A”、电电流流表表(内内阻阻较较小小)、电电压压表表(内内阻阻很很大大)、开开关关和和导导线线、_、坐标纸、铅笔、坐标纸、铅笔【实验步骤实验步骤】1.确确定定电电流流表表、电电压压表表的的量量程程，连连接接好好电电路路(注注意意开开关关应应_，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为_)2.闭闭合合开开关关S，调调节节滑滑动动变变阻阻器器，使使电电流流表表、电电压压表表有有较较小小的明显示数，记录一组电压的明显示数，记录一组电压U和电流和电流I的值的值滑动变
4、阻器滑动变阻器断开断开零零3.用同样的方法测量并记录约用同样的方法测量并记录约12组组U值和值和I值值4.断开开关断开开关S，整理好器材，整理好器材5.在在坐坐标标纸纸上上，以以U为为横横坐坐标标、I为为纵纵坐坐标标建建立立直直角角坐坐标标系系，并并根根据据表表中中数数据据描描点点，连连接接各各点点得得到到I-U图图线线(注注意意：连连接接各各点时，不要出现折线点时，不要出现折线)【数据处理数据处理】根根据据测测量量的的数数据据把把电电压压表表和和电电流流表表的的各各组组数数据据填填入入下下表表中中，然后作出然后作出I-U图线图线.次数次数123456789101112电压电压U/V电流电流I
5、/A【实验结论实验结论】描描绘绘出出的的图图线线是是一一条条_它它的的斜斜率率随随电电压压的的增增大大而而_，这这表表明明小小灯灯泡泡的的电电阻阻随随电电压压(温温度度)升升高高而而_灯灯丝丝的的电电阻阻率率随随温温度度的的升升高高而而增增大大灯灯丝丝不不发发光光时时温温度度是是室室温温，正正常常发发光光时时温温度度很很高高，其其电电阻阻率率的的变变化化是是很很显显著著的的，所所以以灯灯丝丝的的阻阻值值随随小小灯灯泡泡两两端端电电压压的的升升高高而而明明显显增增大大，其其IU图图线线不不再是过原点的直线再是过原点的直线曲线曲线减小减小增大增大【注意事项注意事项】1.电路的连接方式电路的连接方式
6、(1)电电流流表表应应采采用用外外接接法法，因因为为小小灯灯泡泡(3.8 V0.3 A)的的电电阻阻很很小小，与与00.6 A的的电电流流表表串串联联时时，电电流流表表的的分分压压影影响响很很大大(2)滑滑动动变变阻阻器器应应采采用用分分压压式式接接法法，目目的的是是使使小小灯灯泡泡两两端端的电压能从零开始连续变化的电压能从零开始连续变化2.闭闭合合开开关关S前前，滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片应应移移到到使使小小灯灯泡泡分分得得电电压压为为零零的的一一端端，使使开开关关闭闭合合时时小小灯灯泡泡的的电电压压从从零零开开始始变变化化，同同时时也也是是为为了了防防止止开开关关刚刚闭闭合合时时因因
7、小小灯灯泡泡两两端端电电压压过过大大而而烧烧坏坏灯灯丝丝3.I-U图图线线在在U01.0 V左左右右将将发发生生明明显显弯弯曲曲，故故在在U01.0 V左右描点要密，以防出现较大误差左右描点要密，以防出现较大误差4.电电流流表表选选择择0.6 A量量程程，电电压压表表量量程程的的选选择择视视小小灯灯泡泡的的额额定定电电压压而而定定即即若若使使用用“3.8 V0.3 A”的的小小灯灯泡泡，选选用用电电压压表表的的15 V量量程程；若若使使用用“2.5 V0.6 A”的的小小灯灯泡泡，则则选选用用电电压压表表的的3 V量程量程5.当当小小灯灯泡泡的的电电压压接接近近额额定定值值时时要要缓缓慢慢增增
8、加加，到到额额定定值值记记录后马上断开开关录后马上断开开关6.误差较大的点要舍去，误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线图线应是平滑曲线而非折线【误差分析误差分析】1.测测量量电电路路存存在在系系统统误误差差，未未考考虑虑电电压压表表的的分分流流，造造成成测测得的得的I值比真实值大值比真实值大2.描绘描绘IU图线时作图不准确造成的偶然误差图线时作图不准确造成的偶然误差3.测测量量时时读读数数不不准准确确和和在在坐坐标标纸纸上上描描点点不不准准确确引引起起的的误误差差典典题题演演示示1(2016镇镇江江一一模模)有有一一个个额额定定电电压压为为3.8V，额额定定功功率率约约为为1W的的
9、小小灯灯泡泡，现现要要用用伏伏安安法法描描绘绘这这只只灯灯泡泡的的I-U图图线，有下列器材可供选用：线，有下列器材可供选用：A.电压表电压表V1(06V、内阻约为、内阻约为5k)B.电压表电压表V2(015V、内阻约为、内阻约为30k)C.电流表电流表A1(03A、内阻约为、内阻约为0.1)D.电流表电流表A2(00.6A、内阻约为、内阻约为0.5)E.滑动变阻器滑动变阻器R1(10、5A)实验仪器与电路的选择实验仪器与电路的选择F.滑动变阻器滑动变阻器R2(200、0.5A)G.蓄电池蓄电池(电动势电动势6V、内阻不计、内阻不计)H.开关、导线开关、导线(1)请在方框内画出该实验的原理电路图
10、请在方框内画出该实验的原理电路图(2)实实验验中中，电电压压表表选选_，电电流流表表选选_，滑滑动变阻器选动变阻器选_(用序号字母表示用序号字母表示)(3)测测得得该该灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线如如图图所所示示由由图图线线可可求求得得此此灯灯泡泡在在正正常常工工作作时时的的电电阻阻为为_；若若将将此此灯灯泡泡与与电电动动势势12V、内内阻阻为为1的的电电源源相相连连，要要使使灯灯泡泡正正常常发发光光，需需串串联联一一个阻值为个阻值为_的电阻的电阻(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)ADE1633实验数据的处理与误差分析实验数据的处理与误差分析A.电压表电压表V(量程量程3 V
11、、内阻约、内阻约3 k)B.电流表电流表A1(量程量程1500 mA、内阻约、内阻约0.02)C.电流表电流表A2(量程量程500 mA、内阻约、内阻约0.6)D.滑动变阻器滑动变阻器R1(010)E.滑动变阻器滑动变阻器R2(0100)F.电源电源E(电动势电动势4.0 V、内阻不计、内阻不计)G.开关开关S和导线若干和导线若干H.待测灯泡待测灯泡L(额定功率额定功率0.75 W、额定电压未知、额定电压未知)(1)在在实实验验过过程程中中，B小小组组的的同同学学将将灯灯泡泡两两端端的的电电压压由由零零缓缓慢慢地地增增加加，在在下下面面图图(a)所所给给的的虚虚线线框框中中画画出出实实验验的的
12、电电路路原原理理图图上上述述器器材材中中，电电流流表表选选_(填填“A1”或或“A2”)；滑滑动动变变阻器选阻器选_(填填“R1”或或“R2”)图图(a)图图(b)A2R12.5(2.42.6均可均可)灯灯泡泡的的冷冷态态电电阻阻小小于于正正常常工工作时的电阻作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大或灯泡电阻随温度升高而变大)甲甲(2)用平滑的曲线连接各点，不要画成折线用平滑的曲线连接各点，不要画成折线乙乙(3)根根据据图图象象结结合合PUI0.75W，看看出出额额定定电电压压约约等等于于2.5V，这这是是因因为为灯灯泡泡在在不不放放光光时时的的阻阻值值小小于于正正常常工工作作时时的的阻阻值值
13、实验拓展与创新实验拓展与创新图图1 图图2(1)请根据图请根据图1将实物图将实物图2中未连接好的电路连接好中未连接好的电路连接好(2)由由实实物物图图可可知知，在在闭闭合合开开关关S前前，滑滑动动变变阻阻器器a的的滑滑片片应置于最应置于最_(填填“左左”或或“右右”)端端(3)实实验验一一：在在20的的室室温温下下，通通过过调调节节滑滑动动变变阻阻器器，测测量量得得到到LED的的U1U2曲曲线线为为图图3中中的的a曲曲线线已已知知锂锂电电池池的的电电动动势势为为3.77 V，内内阻阻不不计计，LED的的正正常常工工作作电电流流为为20 mA，定定值值电电阻阻R0的的电电阻阻值值为为10，由由曲
14、曲线线可可知知实实验验中中的的LED的的额额定定功功率率为为_ W(结结果果保保留留两两位位有有效效数数字字)，LED的的电电阻阻随随着着电电流流的的增大而增大而_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)右右0.066减小减小图图3(4)实实验验二二：将将LED置置于于80 的的热热水水中中，测测量量得得到到LED的的U1U2曲曲线线为为图图3中中的的b曲曲线线由由此此可可知知：温温度度升升高高，LED的的电电阻阻将将_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)【解析解析】(1)所连实物图如图所示所连实物图如图所示减小减小1.(2016常常州州一一模模)某某学学习习小小组组欲欲探
15、探究究小小灯灯泡泡(“3 V1.5 W”)的伏安特性，可提供的实验器材如下：的伏安特性，可提供的实验器材如下：A.电池组：电动势约电池组：电动势约4.5 V，内阻可不计，内阻可不计B.双量程的电压表双量程的电压表V1：量程为：量程为03 V、内阻约为、内阻约为3 kV2：量程为：量程为015 V、内阻约为、内阻约为15 kC.双量程的电流表双量程的电流表A1：量程为：量程为00.6 A、内阻约为、内阻约为1 A2：量程为：量程为03 A、内阻约为、内阻约为0.1 D.滑滑动动变变阻阻器器R：阻阻值值范范围围010、允允许许通通过过最最大大电电流流为为2 A.E.开关开关S，导线若干，导线若干.
16、在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：(1)根根据据以以上上器器材材，用用笔笔画画线线代代替替导导线线将将实实物物图图甲甲连连接接成成完整电路完整电路(2)闭闭合合开开关关前前，滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动片片应应移移到到_(填填“A”或或“B”)端端A 甲甲 乙乙 2.83.0【解析解析】(1)连线不要交叉，连线如图连线不要交叉，连线如图1所示所示(2)保保证证开开关关闭闭合合时时，待待测测电电路路部部分分的的电电压压从从零零开开始始变变化化，故滑片应移到故滑片应移到A端端图图1(3)描点后用平滑的曲线连接各点，不要画成折线描点后用平滑的
17、曲线连接各点，不要画成折线(4)小小灯灯泡泡常常温温下下的的电电阻阻应应该该取取电电压压和和电电流流较较小小时时，图图线线的最左边一小段求解，取一个点用欧姆定律求解的最左边一小段求解，取一个点用欧姆定律求解图图2 A 左左(4)利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的U-I图线图线(5)他他们们在在U-I图图象象上上找找到到小小灯灯泡泡工工作作电电压压为为2.0 V时时的的坐坐标标点点，计计算算此此状状态态的的电电阻阻值值时时，小小明明提提出出用用图图象象上上该该点点的的曲曲线线斜斜率率表表示示小小灯灯泡泡的的阻阻值值；小小华华提提出出该该点点与与坐坐标标原原点点连
18、连线线的的斜斜率率表表示示小小灯灯泡泡的的阻阻值值你你认认为为_(填填“小小华华”或或“小小明明”)的的方法正确方法正确【解解析析】(1)为为了了使使小小灯灯泡泡两两端端电电压压可可以以从从零零开开始始调调节节，滑动变阻器采用分压式，应选择阻值小的变阻器滑动变阻器采用分压式，应选择阻值小的变阻器(2)小小灯灯泡泡的的阻阻值值较较小小，采采用用电电流流表表外外接接法法，电电压压表表的的量量程根据实验记录数据应选程根据实验记录数据应选 3V 量程量程小华小华(3)小小灯灯泡泡两两端端电电压压需需从从零零开开始始逐逐渐渐变变大大，故故闭闭合合开开关关前前，滑片应滑至左端滑片应滑至左端甲甲(4)作图时
19、应画成平滑的曲线，不要画成折线作图时应画成平滑的曲线，不要画成折线(5)计算电阻的数值应运用欧姆定律，小华正确计算电阻的数值应运用欧姆定律，小华正确乙乙 3.(2014南南师师附附中中)在在“描描绘绘小小灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线”的的实实验验中中，现现除除了了有有一一个个标标有有“5 V2.5 W”的的小小灯灯泡泡，导导线线和和开开关外，还有：关外，还有：A.直流电源直流电源(电动势约为电动势约为6 V，内阻可不计，内阻可不计)B.直流电流表直流电流表(量程量程03 A，内阻为，内阻为0.1)C.直流电流表直流电流表(量程量程0600 mA，内阻为，内阻为5)D.直流电压表直流电压
20、表(量程量程015 V，内阻为，内阻为15 k)E.直流电压表直流电压表(量程量程03V，内阻为，内阻为6 k)CEF(3)某某同同学学通通过过实实验验作作出出小小灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线，如如图图甲甲所所示示现现把把两两个个完完全全相相同同的的这这种种小小灯灯泡泡并并联联接接到到如如图图乙乙所所示示的的电电路路中中，其其中中电电源源电电动动势势E3V，内内阻阻r3，则则此此时时灯灯泡泡的的实实际功率为际功率为_W(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)甲甲 乙乙 0.39(2)实实验验原原理理图图，滑滑动动变变阻阻器器采采用用分分压压式式接接法法，电电流流表表采采用外接法，电路如图所示用外接法，电路如图所示(3)设设灯灯泡泡两两端端的的电电压压为为U，流流过过每每个个灯灯泡泡的的电电流流为为I，则则根根据据闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律有有EU2Ir，即即U36I，在在小小灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线图图中中作作出出U36I，如如图图所所示示，交交点点为为(0.30A,1.3V)，所以实际功率为，所以实际功率为PUI0.39W.