第十章 实十一描绘小灯泡的伏安特性曲线.doc

实验十一描绘小灯泡的伏安特性曲线 第一关：基础关展望高考 基 础 知 识 （一）实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律. （二）实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应变化.对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到十几倍，它的伏安特性曲线（I-U图线）并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的，本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性. （三）实验电路图（如图所示） （四）实验器材：小灯泡，4 V—6 V学生电源，滑动变阻器，伏特表，安培表，开关，导线若干. （五）实验步骤 （1）按图连接好电路，把滑动变阻器的滑动臂C调节到靠近A端处. （2）闭合电键S，把滑动臂C调节到某个合适的位置，然后读出此时伏特表的示数U1和安培表的示数I1并把它们记录到下面表格中. 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 电压值U（V） 电流值I（A） （3）把滑动臂C从A端逐渐往B端调节，重复步骤（2），读出并记录下12组左右不同的电压值和电流值. （4）断开电键S，拆除电路. （5）以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，选取适当的标度，在坐标平面内依次描出12组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点，此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线. 第二关：技法关解读高考 解 题 技 法 一、实验注意事项 技法讲解 （1）因本实验要作出I-U图线，要求测出包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法. (2)本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表的外接法. (3)电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时,读取一次电流值;调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压. (4)电键闭合前变阻器滑片移到阻值最大端. (5)在坐标轴上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流I,横轴表示电压U,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸,要用平滑曲线将各数据点连接起来. 典例剖析 例1在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6 V 3 W”,其他供选择的有: 电压表V1(量程6 V,内阻20 kΩ) 电流表A1(量程3 A,内阻0.2 Ω) 电流表A2(量程0.6 A,内阻1 Ω) 变阻器 R1(0～1000 Ω,0.5 A) 变阻器R2(0～20 Ω,2 A) 学生电源E(6～8 V) 开关S及导线若干 实验中要求在电压表0～6 V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表选_________,滑动变阻器选_____________. 在下边方框中画出实验原理图. 解析：灯泡的额定电流I= = A=0.5 A,故电流表选A2.因灯泡电压从0开始变化,故应选变阻器R2作分压电路，电流表外接. 答案：(1)A2R2(2)如图 二、对本实验应当明确的几点 技法讲解 (1)由欧姆定律可知,对一纯电阻用电器,有I=U/R.因此,当R为定值时,I-U图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压的过程中,灯丝温度由室温升高到的2000 ℃,因此灯丝电阻率有明显增大,故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线. (2)本实验滑动变阻器应采用的是分压式接法. 典例剖析 例2某同学利用如图所示的电路,研究加在标有3.8 V0.3 A的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系,得到如下表所示的数据: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 U/V 0 0.100 0.150 0.200 0.40 0.60 1.00 1.60 2.20 2.60 3.00 3.40 3.80 I/A 0 0.050 0.075 0.100 0.124 0.160 0.200 0.230 0.258 0.274 0.274 0.290 0.310 由这些数据可以得到： （1）比较U1=1.0 V和U2=3.0 V时小灯泡的电阻的大小，并说明原因. (2)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时,小灯泡的最大电阻是多少?最大电功率是多少? (3)通过小灯泡的电流等于0时,这个小灯泡的电阻是多少? (4)小灯泡的U-I图象是否是直线,其原因是________________. 解析： (1)随着电压的增大,通过小灯泡的电流增大,同时小灯泡的发热量增加,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加,则灯泡的电阻增大. (2)电流\,电压达到最大时,小灯泡的电阻最大,因此,灯泡的最大电阻