学案3 学生实验：描绘灯泡伏安特性曲线
[学目标定位] 1会正确选择实验器材实验电路2描绘灯泡伏安特性曲线掌握分析图线方法．
1．实验原理
电流表测出流灯泡电流电压表测出灯泡两端电压测出组(UI)值I－U坐标系中描出应点条滑曲线点连起．
2．实验器材
学生电源(4 V～6 V直流)电池组灯泡(4 V 07 A〞38 V 03 A〞)滑动变阻器电压表电流表开关
导线假设干铅笔坐标纸．
3．测灯泡伏安特性曲线电路图：
电流表接法外接法拟
接法
外接法
电路图
误差原
电流表分压
电压表分流
测量值真实值拟
R测＝＝Rx＋RA
测量值真实值
R测＝＝
测量值真实值
适测量
测(填〞〞)电阻>
测(填〞〞)电阻>
二滑动变阻器两种接法拟
接法工程
限流式
分压式
电路组成
变阻器接入电路特点
采
〞接法
采两
〞接法
调压范围
～E
(计电源阻)
0～E
(计电源阻)
适情况
测电阻阻值Rx滑动变阻器总电阻R相差R稍电压电流变化求零调起
(1)求测电阻电压电流变化范围较零开始连续调
(2)测电阻阻值Rx远滑动变阻器总电阻R
三实验程
1．实验步骤
(1)根灯泡标额定值确定电流表电压表量程图1示电路图连接实物图．(注意开关应断开滑动变阻器灯泡联局部电阻零)
图1
(2)闭合开关S调节滑动变阻器电流表电压表较明显示数记录组电压U电流I
(3)样方法测量记录组UI填入表
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压UV
电流IA
(4)断开开关整理器材．
2．数处理
(1)坐标纸U横轴I轴建立直角坐标系．
(2)坐标纸中描出组数应点．(坐标系轴横轴标度适中描图线充分占整坐标纸宜)
(3)描出点滑曲线连接起灯泡伏安特性曲线．
3．实验结果数分析
(1)结果：描绘出灯泡灯丝伏安特性曲线直线横轴弯曲曲线．
(2)分析：灯泡灯丝电阻温度变化变化．曲线横轴弯曲斜率变电阻变说明灯泡灯丝电阻温度升高增．
4．误差分析
(1)系统误差：电压表理想电表阻非穷电路影响会带误差．
(2)测量误差：测量时读数带误差．
5．考前须知
(1)I－U图线曲线实验测出组包括零电压值电流值滑动变阻器应采分压式接法．
(2)灯泡电阻较采电流表外接法．
(3)画I－U图线时轴横轴标度适中描绘图线占整坐标纸宜画成折线应该滑曲线连接偏离较远点应舍．
例1 灯泡标4 V 2 W〞字样现伏安法描绘灯泡I－U图线．现器材供选择：
A．电压表(0～5 V阻10 kΩ)
B．电压表(0～15 V阻20 kΩ)
C．电流表(0～3 A阻1 Ω)
D．电流表(0～06 A阻04 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω1 A)
G．学生电源(直流6 V)开关导线假设干
(1)实验时选图2中甲选图乙电路图完成实验请说明理：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
图2
(2)实验中电压表应选________电流表应选________滑动变阻器应选________．(序号字母表示)．
(3)图3中示实验器材实线连接成实物电路图．
图3
解析 实验目描绘灯泡伏安特性曲线需屡次改变灯泡两端电压采甲图示分压式电路适宜样电压零开始调节方便测组数．灯泡额定电压4 V电压表选0～5 VA舍弃0～15 VB15 V量程太读数误差灯泡额定电流I＝05 A电流表选D滑动变阻器F阻值远灯泡阻8 Ω调节方便电压变化滑动变阻器局部长度线性关系差舍．灯泡阻电流表阻＝20倍电压表阻灯泡＝1 250倍电流表采外接法．
答案 (1)描绘灯泡I—U图线测数需零开始取组数 (2)A D E
(3)图．
例2 某学描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中表示组UI数：
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
UV
020
060
100
140
180
220
260
300
IA
0020
0060
0100
0140
0170
0190
0200
0205
(1)图4中画出I—U图象．
图4
(2)图象出电压逐渐增时灯丝电阻变化情况_______．
(3)说明灯泡电阻温度升高________．
解析 画出I－U图象图曲线开始呈直线状说明开始时电阻变逐渐U轴说明电阻增．
答案 (1)见解析图 (2)开始时变增 (3)增
测绘标3 V 06 W〞灯泡伏安特性曲线灯泡两端电压需零逐渐增加3 V便操作．已选器材：
电池组(电动势45 V阻约1 Ω)
电流表(量程0～250 mA阻约5 Ω)
电压表(量程0～3 V阻约3 kΩ)
电键导线假设干．
(1)实验中滑动变阻器应选中________(填字母代号)．
A．滑动变阻器(阻值20 Ω额定电流1 A)
B．滑动变阻器(阻值1 750 Ω额定电流03 A)
(2)实验电路图应选图______(填字母代号)．
答案 (1)A (2)B
解析 (1) 根灯泡两端电压需零逐渐增加3 V便操作〞知控制电路必定分压电路〞分压电路〞需总阻值较滑动变阻器应选A
(2)(1)中已明确控制电路继续选择电流表接法题中＝＝3＝＝200知电压表分流作电流表分压作明显应选择电流表外接法综知B选项电路图正确．
1(单项选择)电流表电压表测量电阻Rx阻值．图1示分图(a)(b)两种测量电路连接电路中(a)图时电流表示数460 mA电压表示数250 V(b)图时电流表示数500 mA电压表示数230 V拟两次结果正确选项( )
图1
A．电阻真实值更接543 Ω543 Ω
B．电阻真实值更接543 Ω543 Ω
C．电阻真实值更接460 Ω460 Ω
D．电阻真实值更接460 Ω460 Ω
答案 B
解析 拟题图(a)(b)电压读数知ΔU＝020 V＝＝008电流变化ΔI＝040 mA＝＝0087见>电流变化明显见电压表阻带影响电流表阻带影响应采取电流表接法(a)图示电路测量电阻RxRx＝＝543 Ω法测量值偏选项B正确．
2．探究灯泡伏安特性实验中器材：灯泡L量程恰电流表A电压表V直流电源E滑动变阻器R电键S等求灯泡两端电压0开始变化．
(1)实验中滑动变阻器应采____________接法(填分压〞限流〞)．
(2)某学已连接图2示电路连接根导线c端直流电源正极前请指出中仅2处说明改正．
图2
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案 (1)分压
(2)①电键S应闭合应处断开状态
②滑动变阻器滑动触头P位置应置b端
3．图3描绘灯泡伏安特性曲线〞实验实物电路图灯泡额定电压25 V
图3
(1)完成实验步骤：
①闭合开关前调节滑动变阻器滑片____________
②闭合开关逐渐移动滑动变阻器滑片________
③断开开关……根实验数作出灯泡灯丝伏安特性曲线．
(2)虚线框中画出实物电路相应电路图．
答案 (1)①滑动变阻器左端接线柱 ②增加灯泡两端电压记录电流表电压表组读数直电压达额定电压 (2)见解析图
解析 (1)滑动变阻器分压式接法闭合开关前灯泡两端电压应零调节滑动变阻器滑片滑动变阻器左端接线柱．闭合开关逐渐移动滑动变阻器滑片增加灯泡两端电压记录电流表电压表组读数直电压达额定电压．
(2)实物电路相应电路图图．
4．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中供选择器材：
A．灯泡：规格38 V 03 A〞
B．电流表：量程0～06 A阻约05 Ω
C．电流表：量程0～3 A阻约01 Ω
D．电压表：量程0～5 V阻约5 kΩ
E．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω额定电流2 A
F．电池组：电动势6 V阻约1 Ω
G．开关导线假设干
(1)测量准确需灯泡两端电压0逐渐增38 V方便进行调节电流表应选________．(填器材前序号)
(2)根选实验电路图4示器材连成实物电路．
图4
答案 (1)B (2)见解析图
解析 (1)灯泡额定电流03 A减读数误差应指针偏角电流表选B
(2)电流表外接滑动变阻器采分压式接法知电路图图甲示电路图连接实物图图乙示．
5．图5甲示某热敏电阻(电阻值温度改变改变温度敏感)I－U关系曲线图．
(1)通测量图甲示I－U关系完整曲线图乙图丙两电路中应选择图________简说明理：__________________________________________
(电源电压9 V滑动变阻器阻值0～100 Ω)
(2)图丁示电路中电源电压恒9 V电流表读数70 mA定值电阻R1＝250 Ω热敏电阻I－U关系曲线知热敏电阻两端电压______ V电阻R2阻值________ Ω
甲 乙
丙 丁
图5
答案 (1)乙 图乙加热敏电阻两端电压零调需电压 (2)52 1118
解析 (1)图乙滑动变阻器分压式接法加热敏电阻两端电压零调需电压够完整I－U图线应选图乙．
(2)通R1电流I1＝＝ A＝36 mA通热敏电阻电流I2＝I－I1＝(70－36) mA＝34 mA题图甲知热敏电阻两端电压52 V电阻R2＝ Ω≈1118 Ω
6．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中供选择实验仪器：
灯泡L38 V03 A〞
电压表V量程0～5 V阻5 kΩ
电流表A1量程0～100 mA阻4 Ω
电流表A2量程0～500 mA阻04 Ω
滑动变阻器R1阻值10 Ω额定电流10 A
滑动变阻器R2阻值5 Ω额定电流05 A
直流电源E电动势约6 V阻约05 Ω
(1)述器材中滑动变阻器应选____________电流表应选__________________．
(2)虚线框画出实验电路图图中注明元件符号．
(3)(双选)某实验组完成实验利实验中实验数I－U坐标系中描绘出图6示灯泡伏安特性曲线．根图出信息判断图中正确选项(图中P灯泡功率)( )
图6
答案 (1)R1 A2 (2)见解析图
(3)BD
解析 (1)题滑动变阻器采分压接法通常应中选阻值滑动变阻器题中果选R2电路中电流会超R2允许通电流滑动变阻器应中选择R1电流表A1量程太电流表应中选择A2
(2)电路图电压0开始调滑动变阻器分压接法灯泡阻拟电流表外接法．
(3)着通灯泡电流增灯泡消耗功率增灯泡电阻增P＝知B图正确P＝I2R知D图正确．
7．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中导线abcdefgh图7示方式连接电路电路中元器件完电压表电流表已调零．闭合开关：
图7
(1)假设样调节滑动变阻器灯泡亮度发生变化电压表电流表示数总零________导线断路．
(2)(双选)某学实验中测出abc三种元件伏安特性曲线分图8中(a)(b)(c)示说法正确选项( )
图8
A．a作标准电阻
B．b作标准电阻
C．b阻值电压升高增
D．c阻值电压升高增
答案 (1)g (2)AC
解析 (1)假设调节滑动变阻器灯泡亮度变化电压表电流表示数总零说明滑动变阻器起分压作g导线断路．
(2)a元件I－U线直线说明电阻电压变化变化作标准电阻AB错．I－U线点原点连线斜率倒数表示电阻值CD错．选AC
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[学目标定位] 1会正确选择实验器材实验电路2描绘灯泡伏安特性曲线掌握分析图线方法．
1．实验原理
电流表测出流灯泡电流电压表测出灯泡两端电压测出组(UI)值I－U坐标系中描出应点条滑曲线点连起．
2．实验器材
学生电源(4 V～6 V直流)电池组灯泡(4 V 07 A〞38 V 03 A〞)滑动变阻器电压表电流表开关
导线假设干铅笔坐标纸．
3．测灯泡伏安特性曲线电路图：
电流表接法外接法拟
接法
外接法
电路图
误差原
电流表分压
电压表分流
测量值真实值拟
R测＝＝Rx＋RA
测量值真实值
R测＝＝
测量值真实值
适测量
测(填〞〞)电阻>
测(填〞〞)电阻>
二滑动变阻器两种接法拟
接法工程
限流式
分压式
电路组成
变阻器接入电路特点
采
〞接法
采两
〞接法
调压范围
～E
(计电源阻)
0～E
(计电源阻)
适情况
测电阻阻值Rx滑动变阻器总电阻R相差R稍电压电流变化求零调起
(1)求测电阻电压电流变化范围较零开始连续调
(2)测电阻阻值Rx远滑动变阻器总电阻R
三实验程
1．实验步骤
(1)根灯泡标额定值确定电流表电压表量程图1示电路图连接实物图．(注意开关应断开滑动变阻器灯泡联局部电阻零)
图1
(2)闭合开关S调节滑动变阻器电流表电压表较明显示数记录组电压U电流I
(3)样方法测量记录组UI填入表
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压UV
电流IA
(4)断开开关整理器材．
2．数处理
(1)坐标纸U横轴I轴建立直角坐标系．
(2)坐标纸中描出组数应点．(坐标系轴横轴标度适中描图线充分占整坐标纸宜)
(3)描出点滑曲线连接起灯泡伏安特性曲线．
3．实验结果数分析
(1)结果：描绘出灯泡灯丝伏安特性曲线直线横轴弯曲曲线．
(2)分析：灯泡灯丝电阻温度变化变化．曲线横轴弯曲斜率变电阻变说明灯泡灯丝电阻温度升高增．
4．误差分析
(1)系统误差：电压表理想电表阻非穷电路影响会带误差．
(2)测量误差：测量时读数带误差．
5．考前须知
(1)I－U图线曲线实验测出组包括零电压值电流值滑动变阻器应采分压式接法．
(2)灯泡电阻较采电流表外接法．
(3)画I－U图线时轴横轴标度适中描绘图线占整坐标纸宜画成折线应该滑曲线连接偏离较远点应舍．
例1 灯泡标4 V 2 W〞字样现伏安法描绘灯泡I－U图线．现器材供选择：
A．电压表(0～5 V阻10 kΩ)
B．电压表(0～15 V阻20 kΩ)
C．电流表(0～3 A阻1 Ω)
D．电流表(0～06 A阻04 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω1 A)
G．学生电源(直流6 V)开关导线假设干
(1)实验时选图2中甲选图乙电路图完成实验请说明理：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
图2
(2)实验中电压表应选________电流表应选________滑动变阻器应选________．(序号字母表示)．
(3)图3中示实验器材实线连接成实物电路图．
图3
解析 实验目描绘灯泡伏安特性曲线需屡次改变灯泡两端电压采甲图示分压式电路适宜样电压零开始调节方便测组数．灯泡额定电压4 V电压表选0～5 VA舍弃0～15 VB15 V量程太读数误差灯泡额定电流I＝05 A电流表选D滑动变阻器F阻值远灯泡阻8 Ω调节方便电压变化滑动变阻器局部长度线性关系差舍．灯泡阻电流表阻＝20倍电压表阻灯泡＝1 250倍电流表采外接法．
答案 (1)描绘灯泡I—U图线测数需零开始取组数 (2)A D E
(3)图．
例2 某学描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中表示组UI数：
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
UV
020
060
100
140
180
220
260
300
IA
0020
0060
0100
0140
0170
0190
0200
0205
(1)图4中画出I—U图象．
图4
(2)图象出电压逐渐增时灯丝电阻变化情况_______．
(3)说明灯泡电阻温度升高________．
解析 画出I－U图象图曲线开始呈直线状说明开始时电阻变逐渐U轴说明电阻增．
答案 (1)见解析图 (2)开始时变增 (3)增
测绘标3 V 06 W〞灯泡伏安特性曲线灯泡两端电压需零逐渐增加3 V便操作．已选器材：
电池组(电动势45 V阻约1 Ω)
电流表(量程0～250 mA阻约5 Ω)
电压表(量程0～3 V阻约3 kΩ)
电键导线假设干．
(1)实验中滑动变阻器应选中________(填字母代号)．
A．滑动变阻器(阻值20 Ω额定电流1 A)
B．滑动变阻器(阻值1 750 Ω额定电流03 A)
(2)实验电路图应选图______(填字母代号)．
答案 (1)A (2)B
解析 (1) 根灯泡两端电压需零逐渐增加3 V便操作〞知控制电路必定分压电路〞分压电路〞需总阻值较滑动变阻器应选A
(2)(1)中已明确控制电路继续选择电流表接法题中＝＝3＝＝200知电压表分流作电流表分压作明显应选择电流表外接法综知B选项电路图正确．
1(单项选择)电流表电压表测量电阻Rx阻值．图1示分图(a)(b)两种测量电路连接电路中(a)图时电流表示数460 mA电压表示数250 V(b)图时电流表示数500 mA电压表示数230 V拟两次结果正确选项( )
图1
A．电阻真实值更接543 Ω543 Ω
B．电阻真实值更接543 Ω543 Ω
C．电阻真实值更接460 Ω460 Ω
D．电阻真实值更接460 Ω460 Ω
答案 B
解析 拟题图(a)(b)电压读数知ΔU＝020 V＝＝008电流变化ΔI＝040 mA＝＝0087见>电流变化明显见电压表阻带影响电流表阻带影响应采取电流表接法(a)图示电路测量电阻RxRx＝＝543 Ω法测量值偏选项B正确．
2．探究灯泡伏安特性实验中器材：灯泡L量程恰电流表A电压表V直流电源E滑动变阻器R电键S等求灯泡两端电压0开始变化．
(1)实验中滑动变阻器应采____________接法(填分压〞限流〞)．
(2)某学已连接图2示电路连接根导线c端直流电源正极前请指出中仅2处说明改正．
图2
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案 (1)分压
(2)①电键S应闭合应处断开状态
②滑动变阻器滑动触头P位置应置b端
3．图3描绘灯泡伏安特性曲线〞实验实物电路图灯泡额定电压25 V
图3
(1)完成实验步骤：
①闭合开关前调节滑动变阻器滑片____________
②闭合开关逐渐移动滑动变阻器滑片________
③断开开关……根实验数作出灯泡灯丝伏安特性曲线．
(2)虚线框中画出实物电路相应电路图．
答案 (1)①滑动变阻器左端接线柱 ②增加灯泡两端电压记录电流表电压表组读数直电压达额定电压 (2)见解析图
解析 (1)滑动变阻器分压式接法闭合开关前灯泡两端电压应零调节滑动变阻器滑片滑动变阻器左端接线柱．闭合开关逐渐移动滑动变阻器滑片增加灯泡两端电压记录电流表电压表组读数直电压达额定电压．
(2)实物电路相应电路图图．
4．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中供选择器材：
A．灯泡：规格38 V 03 A〞
B．电流表：量程0～06 A阻约05 Ω
C．电流表：量程0～3 A阻约01 Ω
D．电压表：量程0～5 V阻约5 kΩ
E．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω额定电流2 A
F．电池组：电动势6 V阻约1 Ω
G．开关导线假设干
(1)测量准确需灯泡两端电压0逐渐增38 V方便进行调节电流表应选________．(填器材前序号)
(2)根选实验电路图4示器材连成实物电路．
图4
答案 (1)B (2)见解析图
解析 (1)灯泡额定电流03 A减读数误差应指针偏角电流表选B
(2)电流表外接滑动变阻器采分压式接法知电路图图甲示电路图连接实物图图乙示．
5．图5甲示某热敏电阻(电阻值温度改变改变温度敏感)I－U关系曲线图．
(1)通测量图甲示I－U关系完整曲线图乙图丙两电路中应选择图________简说明理：__________________________________________
(电源电压9 V滑动变阻器阻值0～100 Ω)
(2)图丁示电路中电源电压恒9 V电流表读数70 mA定值电阻R1＝250 Ω热敏电阻I－U关系曲线知热敏电阻两端电压______ V电阻R2阻值________ Ω
甲 乙
丙 丁
图5
答案 (1)乙 图乙加热敏电阻两端电压零调需电压 (2)52 1118
解析 (1)图乙滑动变阻器分压式接法加热敏电阻两端电压零调需电压够完整I－U图线应选图乙．
(2)通R1电流I1＝＝ A＝36 mA通热敏电阻电流I2＝I－I1＝(70－36) mA＝34 mA题图甲知热敏电阻两端电压52 V电阻R2＝ Ω≈1118 Ω
6．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中供选择实验仪器：
灯泡L38 V03 A〞
电压表V量程0～5 V阻5 kΩ
电流表A1量程0～100 mA阻4 Ω
电流表A2量程0～500 mA阻04 Ω
滑动变阻器R1阻值10 Ω额定电流10 A
滑动变阻器R2阻值5 Ω额定电流05 A
直流电源E电动势约6 V阻约05 Ω
(1)述器材中滑动变阻器应选____________电流表应选__________________．
(2)虚线框画出实验电路图图中注明元件符号．
(3)(双选)某实验组完成实验利实验中实验数I－U坐标系中描绘出图6示灯泡伏安特性曲线．根图出信息判断图中正确选项(图中P灯泡功率)( )
图6
答案 (1)R1 A2 (2)见解析图
(3)BD
解析 (1)题滑动变阻器采分压接法通常应中选阻值滑动变阻器题中果选R2电路中电流会超R2允许通电流滑动变阻器应中选择R1电流表A1量程太电流表应中选择A2
(2)电路图电压0开始调滑动变阻器分压接法灯泡阻拟电流表外接法．
(3)着通灯泡电流增灯泡消耗功率增灯泡电阻增P＝知B图正确P＝I2R知D图正确．
7．描绘灯泡伏安特性曲线〞实验中导线abcdefgh图7示方式连接电路电路中元器件完电压表电流表已调零．闭合开关：
图7
(1)假设样调节滑动变阻器灯泡亮度发生变化电压表电流表示数总零________导线断路．
(2)(双选)某学实验中测出abc三种元件伏安特性曲线分图8中(a)(b)(c)示说法正确选项( )
图8
A．a作标准电阻
B．b作标准电阻
C．b阻值电压升高增
D．c阻值电压升高增
答案 (1)g (2)AC
解析 (1)假设调节滑动变阻器灯泡亮度变化电压表电流表示数总零说明滑动变阻器起分压作g导线断路．
(2)a元件I－U线直线说明电阻电压变化变化作标准电阻AB错．I－U线点原点连线斜率倒数表示电阻值CD错．选AC
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