2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 第7章 實驗 描繪小燈泡的伏安特性曲線學(xué)案實驗?zāi)康?描繪小燈泡的伏安特性曲線2分析伏安特性曲線的變化規(guī)律實驗原理1用_測出流過小燈泡的電流，用_測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用_的曲線將這些點連接起來圖12電路的選擇：本實驗用伏安法測量在不同電壓下燈絲的電流和電壓，描繪出伏安特性曲線由于使用的小燈泡是“3.8 V，0.3 A”的，正常發(fā)光時燈絲電阻約為13 ，阻值較小，因此應(yīng)該用電流表_電路；由于要測小燈泡在不同電壓下的電流、電壓，電壓取值范圍要盡量大，因此滑動變阻器應(yīng)該用_接法電路電路圖如圖1所示實驗器材學(xué)生電源(46 V直流)、小燈泡“4 V，0.7 A”或“3.8 V，0.3 A”、電流表(內(nèi)阻較小)、電壓表(內(nèi)阻很大)、開關(guān)和導(dǎo)線、_、坐標(biāo)紙、鉛筆實驗步驟1確定電流表、電壓表的量程，照圖1連好電路(注意開關(guān)應(yīng)_，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為_)2閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I的值3用同樣的方法測量并記錄約12組U值和I值4斷開開關(guān)S，整理好器材5在坐標(biāo)紙上，以U為橫坐標(biāo)、I為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，連接各點得到IU圖線(注意：連接各點時，不要出現(xiàn)折線)數(shù)據(jù)處理根據(jù)測量的數(shù)據(jù)把電壓表和電流表的各組數(shù)據(jù)填入下表中，然后作出IU圖線.次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A實驗結(jié)論描繪出的圖線是一條_它的斜率隨電壓的增大而_，這表明小燈泡的電阻隨電壓(溫度)升高而_燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大燈絲不發(fā)光時溫度是室溫，正常發(fā)光時溫度很高，其電阻率的變化是很顯著的，所以燈絲的阻值隨小燈泡兩端電壓的升高而明顯增大，其IU圖線不再是過原點的直線注意事項1本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法2滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法：目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化3IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點要密，以防出現(xiàn)較大誤差4建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙誤差分析1測量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造成測得的I值比真實值大2描繪IU圖線時作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差3測量時讀數(shù)不準(zhǔn)確和在坐標(biāo)紙上描點不準(zhǔn)確引起的誤差題型一實驗儀器及電路的選擇【例1】 (xx海淀模擬)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：器材規(guī)格器材規(guī)格小燈泡標(biāo)有“3.8 V，0.3 A”字樣滑動變阻器R1最大阻值10 ，額定電流1.0 A電壓表V量程05 V，內(nèi)阻約5 k滑動變阻器R2最大阻值 1 k，額定電流0.5 A電流表A1量程0100 mA，內(nèi)阻約4 直流電源E電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為0.5 電流表A2量程0500 mA，內(nèi)阻約0.4 導(dǎo)線、電鍵等(1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_(2)在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路圖2圖3(3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在IU坐標(biāo)系中，描繪出了如圖3所示的小燈泡的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出下圖中正確的是(圖中P為小燈泡功率)()規(guī)范思維題型二伏安特性曲線的描繪及實驗結(jié)果的應(yīng)用【例2】 影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的元件Z做實驗，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律(1)他們應(yīng)選用下圖中所示的哪個電路進行實驗()(2)由(1)實驗測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示根據(jù)表中數(shù)據(jù)請在圖4中作出元件Z的IU圖線.U/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803.20圖4根據(jù)Z的IU圖線可判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？圖5把元件Z和電阻R接入如圖5所示的電路中，由實驗測得電阻R的IU圖線如圖4所示已知電源的電動勢E1.5 V，內(nèi)阻不計閉合電鍵S，電路穩(wěn)定時，元件Z消耗的電功率為_W.規(guī)范思維針對訓(xùn)練(xx廣東34(2)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有：小電珠(2.5 V，0.6 W)，滑動變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開關(guān)，導(dǎo)線若干粗測小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表_倍率的電阻擋(請?zhí)顚憽?”、“10”或“100”)；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖6，結(jié)果為_.圖6實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖7完成實物圖8中的連線圖7圖8開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于_端，為使小電珠亮度增加，P應(yīng)由中點向_端滑動下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)，為了獲得更準(zhǔn)確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點_間多測幾組數(shù)據(jù)(請?zhí)顚憽癮b”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).數(shù)據(jù)點abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244圖91(xx天津理綜3)為探究小燈泡L的伏安特性，連好如圖9所示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的UI圖象應(yīng)是()2(xx浙江高考22)如圖10所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，同組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接圖103(xx天津塘沽區(qū)模擬)表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡UI關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)：U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)分析表格內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖11中的_(選填“甲”或“乙”)；圖11(2)在如圖12所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的UI曲線分析曲線可知小燈泡的電阻值隨I變大而_(選填“變大”、“變小”或“不變”)；圖12圖13(3)如圖13所示，用一個定值電阻R和兩個上述小燈泡組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻不計、電動勢為3 V的電源上已知流過電阻R的電流是流過燈泡L2電流的兩倍，則流過燈泡L1的電流約為_A.4(xx福建理綜19(2)某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件圖14為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：器材(代號)規(guī)格 電流表(A1)量程050 mA，內(nèi)阻約為50 電流表(A2)量程0200 mA，內(nèi)阻約為10 電壓表(V1)量程03 V，內(nèi)阻約為10 k電壓表(V2)量程015 V，內(nèi)阻約為25 k滑動變阻器(R1)阻值范圍015 ，允許最大電流1 A滑動變阻器(R2阻值范圍01 k，允許最大電流100 mA直流電源(E)輸出電壓6 V，內(nèi)阻不計開關(guān)(S)、導(dǎo)線若干圖14(1)為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用_；電壓表應(yīng)選用_；滑動變阻器應(yīng)選用_(以上均填器材代號)(2)為達到上述目的，請在虛線框圖15中畫出正確的實驗電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號圖15(3)若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點？相同點：_.不同點：_.5(xx梅州模擬)小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗可供選擇的器材有：A小燈泡(規(guī)格為“2.5 V，1.2 W”)B電流表A(量程為00.6 A，內(nèi)阻為1 )C電壓表V(量程為03 V，內(nèi)阻未知)D滑動變阻器(010 ，額定電流為1 A)E滑動變阻器(05 ，額定電流為0.5 A)F電源(E3 V，內(nèi)阻不計)G定值電阻R0(阻值R06 )H開關(guān)一個和導(dǎo)線若干(1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，且能盡量消除系統(tǒng)誤差，在方框內(nèi)畫出實驗電路圖(2)實驗中，應(yīng)該選用的滑動變阻器是_(填寫器材前字母代號)圖16(3)按照正確的電路圖，該同學(xué)測得實驗數(shù)據(jù)如下：(I是電流表A的示數(shù)，U是電壓表V的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實際電壓)請通過計算補全表格中的空格，然后在圖16中畫出小燈泡的伏安特性曲線I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U燈/V(4)該同學(xué)將與本實驗中一樣的兩個小燈泡以及給定的定值電阻R0三者一起串聯(lián)接在本實驗中提供的電源兩端，則每個燈泡的實際功率是_W.6(xx濟南市高三模擬)某學(xué)習(xí)小組通過實驗來研究電器元件Z的伏安特性曲線他們在實驗中測得電器元件Z兩端的電壓與通過它的電流的數(shù)據(jù)如下表：U/V0.000.200.501.001.502.002.50I/A0.000.100.200.300.360.380.40現(xiàn)備有下列器材：A低壓直流電源：電壓6 V，內(nèi)阻不計B電流表：量程為00.6 A3 A，0.6 A內(nèi)阻約為10 ，3 A內(nèi)阻約為2 C電壓表：量程為03 V15 V，3 V內(nèi)阻約為7.2 k，15 V內(nèi)阻約為36 kD滑動變阻器：阻值為010 ，額定電流為3 AE電鍵K，導(dǎo)線若干(1)按提供的器材，在實物圖17(a)上連接正確的實驗電路，要求測量誤差盡可能小圖17(2)利用這些數(shù)據(jù)繪出的電器元件Z的伏安特性曲線如圖17(b)所示，分析曲線說明通過電器元件Z的電流隨電壓變化的特點(3)若把電器元件Z接入如圖17(c)所示的電路中時，通過Z的電流為0.10 A，已知A、B兩端電壓恒為1.5 V，則此時燈泡L的功率為_W.實驗學(xué)案36描繪小燈泡的伏安特性曲線【基礎(chǔ)自主落實】實驗原理1電流表電壓表一條平滑2外接法分壓式實驗器材滑動變阻器實驗步驟1斷開零實驗結(jié)論曲線減小增大【熱點題型精析】例1 (1)R1A2(2)見解析圖(3)BD解析(1)為方便電路調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選擇R1；小燈泡正常工作時I額0.3 A300 mA>100 mA，故電流表應(yīng)選A2.(2)因為要求小燈泡上的電壓從0開始增大，滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法；而小燈泡正常工作時R燈 13 RV5 k，故電流表應(yīng)選擇外接法，其實驗電路如圖所示(3)在IU圖象中，圖線斜率逐漸減小，小燈泡的R逐漸增大；由P知在PU2圖象中，圖線的斜率應(yīng)逐漸減小，故B正確；由PI2R在PI2圖象中圖線的斜率R應(yīng)逐漸增大，故D正確規(guī)范思維(1)電路選擇要根據(jù)具體的情況來進行確定(2)實驗原理是確定電路的首要條件(3)各個用電器的作用要明確，選擇電路要根據(jù)需要來進行選擇例2 (1)A(2)見解析圖半導(dǎo)體材料0.64(0.600.68)解析(1)由測量的數(shù)據(jù)及題目要求可知，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法因為元件Z的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實驗電路應(yīng)選A圖(2)描點畫出元件Z的IU圖線如下圖曲線所示由IU圖線可知，Z是半導(dǎo)體材料當(dāng)電流強度為0.80 A時，元件Z兩端的電壓為0.80 V，定值電阻R上的電壓為0.70 V，此時元件Z上消耗的電功率為0.64 W.規(guī)范思維(1)在描繪伏安特性曲線時應(yīng)連成平滑的曲線，而不能是折線如果這些點大致在一條直線上，則應(yīng)描成一條直線，讓不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)(2)從IU圖線判斷元件的電阻變化，進而判斷材料性質(zhì)針對訓(xùn)練17.5如解析圖所示abab解析小電珠(2.5 V，0.6 W)對應(yīng)電阻為R 10.4 ，所以選“1”擋電流表的電阻也就幾歐，與電壓表幾千歐相比，小電珠的電阻算小電阻，所以電流表必須外接，伏安特性曲線要求電壓從0開始逐漸變大，所以滑動變阻器必須采用分壓接法從a端開始，電壓為零，向b端移動，對小電珠所加電壓逐漸變大ab之間電流增加了0.122 A，其他各段電流增加了0.03 A左右所以需要在ab之間將電流分為0.030 A、0.060 A、0.090 A，分別測出相應(yīng)的電壓值【課時效果檢測】1C小燈泡中的電流逐漸增大時燈絲的溫度升高，其電阻率增大，導(dǎo)致電阻R增大只有C選項對2見解析解析滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，如圖所示3(1)甲(2)UI曲線見解析變大(3)0.21解析(1)從表中數(shù)據(jù)可看出，小燈泡兩端電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，這說明滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法，故應(yīng)選用甲圖(2)在方格紙上根據(jù)UI數(shù)據(jù)描點、連線，其UI圖象如下圖所示隨U和I的增大，圖線上各點與坐標(biāo)原點連線的斜率越來越大，故其電阻變大(3)因流過電阻R的電流是流過燈泡L2電流的兩倍，則流過燈泡L1的電流是流過燈泡L2電流的3倍，而燈泡L1、L2兩端的電壓之和為3 V，在(2)描出的UI圖象中，找出一個電流I對應(yīng)的電壓U1，再找出3I對應(yīng)的電壓U2，直到U1U23 V為止最后得出結(jié)果，流過燈泡L1的電流約為0.21 A.4(1)A2V1R1(2)電路圖如下圖所示(3)伏安特性曲線都是非線性的小電珠的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻值增大，而該元件的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻值減小解析(1)從圖中所給的伏安特性曲線看出，最大電流不超過0.14 A，大于電流表A1的量程，小于電流表A2的量程，所以電流表選擇A2.圖中的最大電壓不超過V1的量程，且V1的測量更精確，R1的最大阻值與所給的伏安特性曲線反映的元件的電阻值相當(dāng)，且I1 A0.4 A<1 A，而R2的阻值太大，所以選擇R1.(2)待測元件的電阻滿足RA<RxRV，所以選擇電流表外接法，伏安特性曲線中要求電壓從零開始變化，所以選擇滑動變阻器分壓式接法(3)伏安特性曲線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所測出的伏安特性曲線是斜率逐漸增大的曲線，表明電阻是隨電壓和電流的增大而減小的，所以是非線性的而小電珠是金屬，其伏安特性曲線也是非線性的，這是兩者的相同點，但小電珠的電阻是隨電壓和電流的增大而增大的，這是兩者的不同點5(1)見解析(2)D(3)見解析圖(4)0.18解析(1)要使小燈泡兩端電壓從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，為測量更準(zhǔn)確，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，實驗電路圖如下圖所示(2)由于采用分壓式接法，若選E，則滑動變阻器的電流I A0.6 A>0.5 A，故滑動變阻器應(yīng)選用D.(3)由第(1)問中所畫電路圖分析可得：U燈UIRA，則可根據(jù)表中數(shù)據(jù)求出U燈，并畫出U燈I圖線如下圖所示.I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U燈/V0.030.050.100.200.350.600.951.452.052.52(4)在同一坐標(biāo)系中作出2U燈IR0E的圖線，根據(jù)此圖線與燈泡的U燈I圖線的交點可得此時燈泡的電壓U燈0.6 V，電流I0.3 A所以，燈泡的實際功率為PU燈I0.6 V0.3 A0.18 W.6(1)如下圖所示(2)電流隨電壓的增大非線性增大(3)0.13