2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第二章 特别策划(一) 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线
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| 名称 | 2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第二章 特别策划(一) 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 其它版本 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-10-09 14:52:10 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
特别策划(一) 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线
1．描绘小电珠的伏安特性曲线时，用____________测出流
过小灯泡的电流，用____________测出小灯泡两端的电压，测
出多组(I，U)值，在 I－U 坐标系中描出各对应点，用一条平滑
曲线将这些点连接起来，就可以得到小灯泡的伏安特性曲线．
2．小灯泡“3.8 V 0.3 A”的电阻很小，当它与电流表(量
程为 0.6 A)________时，电流表的分压影响很大，故为了准确
地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，电流表应采用______接法；
为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用
________接法．
电压表
串联
电流表
外
分压式
3 ．如图 T1 －1 所示：当电流表接 3 A 量程时，读数是
________，电压表接 15 V 量程时读数是________．
图 T1－1
解析：0～3 A 挡电流表的最小刻度值为0.1 A，估读到0.1A，
故图中读数为1.72 A；0～15 V 电压表的最小刻度值为 0.5 V，
图中读数为10.8 V.
1.72 A
10.8 V
4．选项所列的四个图象中，能正确地表示小电珠 U、I 之
间的函数关系的是( )
C
解析：此图象描述 I 随 U 变化的规律，由于金属导体的电
阻率随温度的升高而增大，从而使小电珠灯丝的电阻随温度的
升高而增大，因而它的伏安特性线是曲线，由欧姆定律知 U 越
大，I 越大，温度越高，对应的电阻越大，选 C.
描绘小电珠的伏安特性曲线
【实验目的】
(1)练习电压表、电流表、滑动变阻器的使用．
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律．
(3)学会利用图象处理实验数据．
【实验原理】
(1)原理图：如图 T1－2 所示．
(2)原理：用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出
小灯泡两端的电压，测出多组(I，U)值，在 I－U 坐标系中描出
各对应点，用一条平滑曲线将这些点连接起来，就可以得到小
灯泡的伏安特性曲线．
图 T1－2
【实验器材】
小灯泡、4～6 V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、
导线若干、开关．
【实验步骤】
(1)连接电路：将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、
电源、开关用导线连接成如图 T1－2 所示电路．
(2)测出小电珠在不同电压下的电流．
①闭合开关 S 前，滑动变阻器触头应移到最左端．
②移动滑动变阻器触头的位置，测出多组不同的电压值 U
和电流值 I，并将测量数据填入表格.
U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
I/A 0
U/V 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8
I/A
特别提醒：I－U 图线在 U0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，
故在 U＝1.0 V 左右测绘点要密，否则将出现很大误差．
(3)拆除电路，整理仪器．
【数据处理】
(1)在坐标纸上以 U 为横轴、以 I 为纵轴，建立坐标系．
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横
轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)．
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到了小电珠的
伏安特性曲线．
【注意事项】
(1)电路的连接方式．
①电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻较小，与电流
表串联时，电流表的分压影响不能忽略．
②滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两
端的电压能从零开始连续变化．
(2)滑片位置：闭合开关 S 前，滑动变阻器触头应移到小电
珠分得电压为零的位置，使开关闭合时小电珠电压能从零开始
变化，同时也可防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏
灯丝．
(3)电流表选择 0.6 A 量程．“3.8 V
0.3 A”的小电珠，选
用电压表的 15 V 量程；“2.5 V
0.6 A”的小电珠，则选用电压
表的 3 V 量程．
(4)保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，
读出 I 后立即断开开关．
(5)误差较大的点要舍去，I－U 图线应是平滑曲线而非折
线．
要点 1 实验器材的选取及电路的选择
仪器选择的一般顺序是先易后难．首先确定出必须使用而
又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和电路
计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的
量程．待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量
程的电流表和电压表的重要依据．
【例 1】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，使用
的小电珠为“6 V
3 W”，其他可供选择的器材有：
电压表 V1(量程 6 V，内阻 20 kΩ)
电压表 V2(量程 20 V，内阻 60 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(0～1 000 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
实验中要求电压表在 0～6 V 范围内读取并记录下 12 组左
右不同的电压值 U 和对应的电流值 I，以便作出伏安特性曲线，
在上述器材中 ， 电流表应选用 ________ ， 变阻器应选用
________．在下面的方框中画出实验的原理图．
解析：小灯泡额定电压为 6 V，额定电流为 0.5 A，即允许
通过小灯泡的电流最大不超过 0.5 A，最大电压不超过 6 V．在
选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则是
量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量
U2 62
程越小测量越精确，故电流表应选 A2，电压表应选 V1；滑动变
阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则．“安全”即
流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流．“方便”
即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻，本
实验中的小灯泡在正常工作时电阻为 R 灯＝
＝
P 3
Ω＝12 Ω，故应选用 R2.连接电路时，
变阻器采取分压式，电流表外接，原理如图
T1－3 所示．
图 T1－3
答案：A2 R2 如图 T1－3 所示．
【触类旁通】
1．一只小灯泡，标有“3 V 1.5 W”字样．现要描绘小灯
泡 0～3 V 的伏安特性曲线．实验器材有：
A．最大阻值为 10 Ω的滑动变阻器
B．电动势为 6 V、内阻约为 1.0 Ω的电源
C．量程为 0.6 A、内阻约为 1.0 Ω的电流表 A1
D．量程为 3 A、内阻约为 0.1 Ω的电流表 A2
E．量程为 3 V、内阻约为 6 kΩ的电压表 V1
F．量程为 15 V、内阻约为 10 kΩ的电压表 V2
G．开关、导线若干
(1)电压表应选用________；电流表应选用________．
(2)在该实验中，设计了如下图所示的四个电路．为了减小
误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线
上)．
E
C
C
要点 2 实物图连线
分压电路的实物连接是学习的难点，连线时可先连电源→
开关→滑动变阻器两端(阻值最大)，再连接待测电阻支路，最
后将伏特表并联到 Rx 两端．连图时要尽量按照电流的流向，先
“串”后“并”，先“干路”后“支路”，同时也要注意电压表和电流表
接线柱的“＋”、“－”．必须注意以下两点：连线不能交叉;必须
把线接在接线柱上．
【例 2】现在要测量一只额定电压为 U＝3 V 的小电珠 L 的
额定功率 P(约为 0.3 W)．实验室备有如下器材：
电流表 A1(量程 200 mA，内阻 r1＝10 Ω)
电流表 A2(量程 300 mA，内阻约为几欧姆)
定值电阻 R(10 Ω)
滑动变阻器 R1(0～100 Ω，0.5 A)
电源 E(E＝5 V，内阻 r≈1 Ω)
单刀开关一个、导线若干
(1)设计出实验电路(画在下面的方框中)．
图 T1－4
(2)按(1)中设计的电路图把图 T1－4 中仪器连接起来．
(3)写出主要的操作步骤：
＝150 mA，故用 A1 和 R
解析：本实验中要测灯泡电压，但没有电压表，要用电流
表和定值电阻来代替，灯泡的额定电压为 3 V，则流过电流表
和定值电阻的电流最大值为 Im＝
U
R＋r1
答案：(1)如图 T1－5 所示． (2)如图 T1－6 所示．
图 T1－5
图 T1－6
代替电压表．
(3)①按设计好的电路图连接好电路，开关 S 闭合前，滑动
变阻器的滑片 P 移至阻值最大的位置．
②闭合开关 S，移动滑片 P，使电流表 A1 的示数 I1＝
U
R＋r1
＝
3
10＋10
A＝150 mA，使小电珠正常发光，同时记下此时电流
点评：电流表和定值电阻(电阻箱)串联可代替电压表，电
压表和定值电阻(电阻箱)并联可代替电流表．
表 A2 的示数 I2.
③断开开关 S，拆除电路，整理仪器．
【触类旁通】
2．如图 T1－7 所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实
验所需的器材实物图，器材规格如下：
图 T1－7
A．待测电阻 Rx(约 100 Ω)
B．直流毫安表(量程 0～10 mA，内阻 50 Ω)
C．直流电压表(量程 0～3 V，内阻 5 kΩ)
D．直流电源(输出电压 4 V，内阻不计)
E．滑动变阻器(阻值范围 0～15 Ω，允许最大电流 1 A)
F．开关 1 个，导线若干条
根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．
图 4
U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27
要点 3 数据处理，画伏安特性曲线
【例 3】某同学在测绘额定电压为 2.5 V 的小灯泡的 I－U
特性曲线的实验中测得有关数据如下表：
根据表中的实验数据，在图 T1－8 中画出小灯泡的 I－U
特性曲线．
图 T1－8
解析：适当建立标度，描点如图 T1－9 所示．
图 T1－9
答案：如图 T1－9 所示．
【触类旁通】
3．一个小灯泡的额定电压为 2.0 V，额定电流约为 0.5 A，
选用下列实验器材描绘小灯泡的伏安特性曲线．
电源 E1：电动势为 3.0 V，内阻不计
电源 E2：电动势为 12.0 V，内阻不计
电压表 V：量程为 0～3 V，内阻约为 10 kΩ
电流表 A1：量程为 0～3 A，内阻约为 0.1 Ω
电流表 A2：量程为 0～0.6 A，内阻约为 0.6 Ω
滑动变阻器 R：最大阻值为 10 Ω，额定电流为 1.0 A
开关 S，导线若干
I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
用实验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡的电流和电
压)：
(1)实验中电源应选用________；电流表应选用________．
(2)在下面虚线框中画出实验电路图．
(3)在下面坐标系中画出小灯泡的 U－I 曲线．
图 T1－10
分压接法；R灯＝ ＝4Ω，电流表要外接，测量电路如图5所示．
(4)若将本题中的小灯泡接在电动势是 1.5 V、内阻是 1.0 Ω
的电池两端，则小灯泡的实际功率是________(若需作图，可直
接画在坐标系中)．
解析：(1)因小灯泡的额定电压为 2.0 V，所以电源选 E1，
又因小灯泡的额定电流约为 0.5 A，故电流表选 A2.
(2)因为小灯泡的电压从 0.2 V 开始，所以滑动变阻器要用
U
I
(4)设小灯泡的电压为 U，电流为 I，由闭合电路欧姆定律
得：U＝1.5－I，作出电源 U－I 图象与小灯泡的 U－I 曲线，交
点坐标为小灯泡工作时的电压和电流，两者之积为小灯泡的实
际功率．
(2)如图 5 所示．
(4)0.44 W
答案：(1)E1 A2
(3)如图 6 所示．
图 5
图 6
1．电流表内、外接的判断
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV
电阻
测量值
适用条件 RA Rx RV Rx
口诀 大内偏大(大电阻用电流表内接法测量，测量值偏大) 小外偏小(小电阻用电流表外接法测量，测量值偏小)
(3)试探法：按图 T1－11 所示接好电路，让电压表的一接
线柱按电路连接好，另一接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如
果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则
可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电
压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
图 T1－11
限流式接法 分压式接法
路
图
特
点 ①调节电压的范围不能从零
开始变化
②闭合开关前一定要使滑片
P 置于 B 端 ①电压可以从零调节到最大值
②合上开关前滑片应在 A 端，
以使 Rx 负载的电压和电流最小
适
用
条
件 滑动变阻器的最大阻值和用
电器的阻值差不多且要求电
压不从零开始变化，通常情
况下，由于限流式结构简单、
耗能小，优先使用限流式 ①滑动变阻器的最大阻值远小
于待测电阻的阻值
②电压要求从零变化
③连成限流式接法时，电压或
电流超过电表量程
2．滑动变阻器的分压、限流式接法
3.误差的分析及注意事项
(1)本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路
必须采用电流表外接法．
(2)本实验要作出 I－U 图线，要求测出一组包括零在内的
电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法．
(3)为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于使
加在待测电路电压最小端．
(4)加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压．
记忆口诀：电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻
要分压，电流表外接减误差，电压从零开始变，I－U 坐标连曲
线，要对图线细研究，得出规律记心间．
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150
U/V 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.180 0.195 0.205 0.215
【例 4】表格中所列数据是测量小灯泡 U－I 关系的实验数
据：
图 T1－12
(1)分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图
______(填“甲”或“乙”)．
(2)在方格纸内画出小灯泡的 U－I 曲线．分析曲线可知小
灯泡的电阻随 I 变大而________(填“变大”、“变小”或“不
变”)．
(3)如图丙所示，用一个定值电阻 R 和两个
上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不
计、电动势为 3 V 的电源上．已知流过电阻 R
的电流是流过灯泡 b 电流的两倍，则流过灯泡
b 的电流约为__________A.
图 T1－13
解析：(1)由小灯泡 U－I 关系的实验数据可得，电路中灯
泡两端的电压可调为 0，只有甲电路具有此功能，而乙图的电
路不具此功能．
(2)U－I 曲线如图 T1－14 所示，由所做出的 U－I 曲线知，
曲线上各点与原点连线的斜率越来越大，说明灯泡的电阻越来
越大．
图 T1－14
答案：(1)甲 (2)如图 T1－14 所示． 变大 (3)0.07
【触类旁通】
4．(2012 年茂名一模)小明同学用下列器材描绘额定电压为
3.0 V 的小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始)，并研
究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．
A．电流表(0.6 A,1 Ω)
B．电压表(3 V,1 kΩ)
C．滑动变阻器(10 Ω，1 A)
D．电源(4 V，内阻不计)
(1)用笔画线代替导线，将图 T1－15 中的实验仪器连成完
整的实验电路．
图 T1－15
(2)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于________端(填
“a”或“b”)．
(3)闭合开关，变阻器的滑片向 b 端移动，电压表的示数逐
渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为__________．
(4)排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯
泡 I－U 图象如图 T1－16 中实线所示．由图可确定小灯泡在电
压为 2.0 V 时实际功率为________(保留两位有效数字)．
图 T1－16
(5)图 T1－16 是用多用电表欧姆挡“×1”挡直接测量小灯
泡灯丝在 27 ℃时电阻值，则阻值为________Ω，若小灯泡灯丝
电阻值与灯丝温度的关系为 R＝k(203＋t)，k 为比例常数．根据
I －U 图中的实线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为
______________℃.
(6)若 I－U 图中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性
曲线，与实线相比，虚线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其
真实的伏安特性曲线．
图 T1－17
答案：(1)如图 7 所示．
(3)小灯泡断路
(2)a
(4)0.38
(5)1.5 1 797 (6)Ⅱ
图 7
特别策划(一) 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线
1．描绘小电珠的伏安特性曲线时，用____________测出流
过小灯泡的电流，用____________测出小灯泡两端的电压，测
出多组(I，U)值，在 I－U 坐标系中描出各对应点，用一条平滑
曲线将这些点连接起来，就可以得到小灯泡的伏安特性曲线．
2．小灯泡“3.8 V 0.3 A”的电阻很小，当它与电流表(量
程为 0.6 A)________时，电流表的分压影响很大，故为了准确
地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，电流表应采用______接法；
为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用
________接法．
电压表
串联
电流表
外
分压式
3 ．如图 T1 －1 所示：当电流表接 3 A 量程时，读数是
________，电压表接 15 V 量程时读数是________．
图 T1－1
解析：0～3 A 挡电流表的最小刻度值为0.1 A，估读到0.1A，
故图中读数为1.72 A；0～15 V 电压表的最小刻度值为 0.5 V，
图中读数为10.8 V.
1.72 A
10.8 V
4．选项所列的四个图象中，能正确地表示小电珠 U、I 之
间的函数关系的是( )
C
解析：此图象描述 I 随 U 变化的规律，由于金属导体的电
阻率随温度的升高而增大，从而使小电珠灯丝的电阻随温度的
升高而增大，因而它的伏安特性线是曲线，由欧姆定律知 U 越
大，I 越大，温度越高，对应的电阻越大，选 C.
描绘小电珠的伏安特性曲线
【实验目的】
(1)练习电压表、电流表、滑动变阻器的使用．
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律．
(3)学会利用图象处理实验数据．
【实验原理】
(1)原理图：如图 T1－2 所示．
(2)原理：用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出
小灯泡两端的电压，测出多组(I，U)值，在 I－U 坐标系中描出
各对应点，用一条平滑曲线将这些点连接起来，就可以得到小
灯泡的伏安特性曲线．
图 T1－2
【实验器材】
小灯泡、4～6 V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、
导线若干、开关．
【实验步骤】
(1)连接电路：将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、
电源、开关用导线连接成如图 T1－2 所示电路．
(2)测出小电珠在不同电压下的电流．
①闭合开关 S 前，滑动变阻器触头应移到最左端．
②移动滑动变阻器触头的位置，测出多组不同的电压值 U
和电流值 I，并将测量数据填入表格.
U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
I/A 0
U/V 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8
I/A
特别提醒：I－U 图线在 U0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，
故在 U＝1.0 V 左右测绘点要密，否则将出现很大误差．
(3)拆除电路，整理仪器．
【数据处理】
(1)在坐标纸上以 U 为横轴、以 I 为纵轴，建立坐标系．
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横
轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)．
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到了小电珠的
伏安特性曲线．
【注意事项】
(1)电路的连接方式．
①电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻较小，与电流
表串联时，电流表的分压影响不能忽略．
②滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两
端的电压能从零开始连续变化．
(2)滑片位置：闭合开关 S 前，滑动变阻器触头应移到小电
珠分得电压为零的位置，使开关闭合时小电珠电压能从零开始
变化，同时也可防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏
灯丝．
(3)电流表选择 0.6 A 量程．“3.8 V
0.3 A”的小电珠，选
用电压表的 15 V 量程；“2.5 V
0.6 A”的小电珠，则选用电压
表的 3 V 量程．
(4)保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，
读出 I 后立即断开开关．
(5)误差较大的点要舍去，I－U 图线应是平滑曲线而非折
线．
要点 1 实验器材的选取及电路的选择
仪器选择的一般顺序是先易后难．首先确定出必须使用而
又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和电路
计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的
量程．待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量
程的电流表和电压表的重要依据．
【例 1】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，使用
的小电珠为“6 V
3 W”，其他可供选择的器材有：
电压表 V1(量程 6 V，内阻 20 kΩ)
电压表 V2(量程 20 V，内阻 60 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(0～1 000 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
实验中要求电压表在 0～6 V 范围内读取并记录下 12 组左
右不同的电压值 U 和对应的电流值 I，以便作出伏安特性曲线，
在上述器材中 ， 电流表应选用 ________ ， 变阻器应选用
________．在下面的方框中画出实验的原理图．
解析：小灯泡额定电压为 6 V，额定电流为 0.5 A，即允许
通过小灯泡的电流最大不超过 0.5 A，最大电压不超过 6 V．在
选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则是
量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量
U2 62
程越小测量越精确，故电流表应选 A2，电压表应选 V1；滑动变
阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则．“安全”即
流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流．“方便”
即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻，本
实验中的小灯泡在正常工作时电阻为 R 灯＝
＝
P 3
Ω＝12 Ω，故应选用 R2.连接电路时，
变阻器采取分压式，电流表外接，原理如图
T1－3 所示．
图 T1－3
答案：A2 R2 如图 T1－3 所示．
【触类旁通】
1．一只小灯泡，标有“3 V 1.5 W”字样．现要描绘小灯
泡 0～3 V 的伏安特性曲线．实验器材有：
A．最大阻值为 10 Ω的滑动变阻器
B．电动势为 6 V、内阻约为 1.0 Ω的电源
C．量程为 0.6 A、内阻约为 1.0 Ω的电流表 A1
D．量程为 3 A、内阻约为 0.1 Ω的电流表 A2
E．量程为 3 V、内阻约为 6 kΩ的电压表 V1
F．量程为 15 V、内阻约为 10 kΩ的电压表 V2
G．开关、导线若干
(1)电压表应选用________；电流表应选用________．
(2)在该实验中，设计了如下图所示的四个电路．为了减小
误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线
上)．
E
C
C
要点 2 实物图连线
分压电路的实物连接是学习的难点，连线时可先连电源→
开关→滑动变阻器两端(阻值最大)，再连接待测电阻支路，最
后将伏特表并联到 Rx 两端．连图时要尽量按照电流的流向，先
“串”后“并”，先“干路”后“支路”，同时也要注意电压表和电流表
接线柱的“＋”、“－”．必须注意以下两点：连线不能交叉;必须
把线接在接线柱上．
【例 2】现在要测量一只额定电压为 U＝3 V 的小电珠 L 的
额定功率 P(约为 0.3 W)．实验室备有如下器材：
电流表 A1(量程 200 mA，内阻 r1＝10 Ω)
电流表 A2(量程 300 mA，内阻约为几欧姆)
定值电阻 R(10 Ω)
滑动变阻器 R1(0～100 Ω，0.5 A)
电源 E(E＝5 V，内阻 r≈1 Ω)
单刀开关一个、导线若干
(1)设计出实验电路(画在下面的方框中)．
图 T1－4
(2)按(1)中设计的电路图把图 T1－4 中仪器连接起来．
(3)写出主要的操作步骤：
＝150 mA，故用 A1 和 R
解析：本实验中要测灯泡电压，但没有电压表，要用电流
表和定值电阻来代替，灯泡的额定电压为 3 V，则流过电流表
和定值电阻的电流最大值为 Im＝
U
R＋r1
答案：(1)如图 T1－5 所示． (2)如图 T1－6 所示．
图 T1－5
图 T1－6
代替电压表．
(3)①按设计好的电路图连接好电路，开关 S 闭合前，滑动
变阻器的滑片 P 移至阻值最大的位置．
②闭合开关 S，移动滑片 P，使电流表 A1 的示数 I1＝
U
R＋r1
＝
3
10＋10
A＝150 mA，使小电珠正常发光，同时记下此时电流
点评：电流表和定值电阻(电阻箱)串联可代替电压表，电
压表和定值电阻(电阻箱)并联可代替电流表．
表 A2 的示数 I2.
③断开开关 S，拆除电路，整理仪器．
【触类旁通】
2．如图 T1－7 所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实
验所需的器材实物图，器材规格如下：
图 T1－7
A．待测电阻 Rx(约 100 Ω)
B．直流毫安表(量程 0～10 mA，内阻 50 Ω)
C．直流电压表(量程 0～3 V，内阻 5 kΩ)
D．直流电源(输出电压 4 V，内阻不计)
E．滑动变阻器(阻值范围 0～15 Ω，允许最大电流 1 A)
F．开关 1 个，导线若干条
根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．
图 4
U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27
要点 3 数据处理，画伏安特性曲线
【例 3】某同学在测绘额定电压为 2.5 V 的小灯泡的 I－U
特性曲线的实验中测得有关数据如下表：
根据表中的实验数据，在图 T1－8 中画出小灯泡的 I－U
特性曲线．
图 T1－8
解析：适当建立标度，描点如图 T1－9 所示．
图 T1－9
答案：如图 T1－9 所示．
【触类旁通】
3．一个小灯泡的额定电压为 2.0 V，额定电流约为 0.5 A，
选用下列实验器材描绘小灯泡的伏安特性曲线．
电源 E1：电动势为 3.0 V，内阻不计
电源 E2：电动势为 12.0 V，内阻不计
电压表 V：量程为 0～3 V，内阻约为 10 kΩ
电流表 A1：量程为 0～3 A，内阻约为 0.1 Ω
电流表 A2：量程为 0～0.6 A，内阻约为 0.6 Ω
滑动变阻器 R：最大阻值为 10 Ω，额定电流为 1.0 A
开关 S，导线若干
I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
用实验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡的电流和电
压)：
(1)实验中电源应选用________；电流表应选用________．
(2)在下面虚线框中画出实验电路图．
(3)在下面坐标系中画出小灯泡的 U－I 曲线．
图 T1－10
分压接法；R灯＝ ＝4Ω，电流表要外接，测量电路如图5所示．
(4)若将本题中的小灯泡接在电动势是 1.5 V、内阻是 1.0 Ω
的电池两端，则小灯泡的实际功率是________(若需作图，可直
接画在坐标系中)．
解析：(1)因小灯泡的额定电压为 2.0 V，所以电源选 E1，
又因小灯泡的额定电流约为 0.5 A，故电流表选 A2.
(2)因为小灯泡的电压从 0.2 V 开始，所以滑动变阻器要用
U
I
(4)设小灯泡的电压为 U，电流为 I，由闭合电路欧姆定律
得：U＝1.5－I，作出电源 U－I 图象与小灯泡的 U－I 曲线，交
点坐标为小灯泡工作时的电压和电流，两者之积为小灯泡的实
际功率．
(2)如图 5 所示．
(4)0.44 W
答案：(1)E1 A2
(3)如图 6 所示．
图 5
图 6
1．电流表内、外接的判断
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV
电阻
测量值
适用条件 RA Rx RV Rx
口诀 大内偏大(大电阻用电流表内接法测量，测量值偏大) 小外偏小(小电阻用电流表外接法测量，测量值偏小)
(3)试探法：按图 T1－11 所示接好电路，让电压表的一接
线柱按电路连接好，另一接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如
果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则
可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电
压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
图 T1－11
限流式接法 分压式接法
路
图
特
点 ①调节电压的范围不能从零
开始变化
②闭合开关前一定要使滑片
P 置于 B 端 ①电压可以从零调节到最大值
②合上开关前滑片应在 A 端，
以使 Rx 负载的电压和电流最小
适
用
条
件 滑动变阻器的最大阻值和用
电器的阻值差不多且要求电
压不从零开始变化，通常情
况下，由于限流式结构简单、
耗能小，优先使用限流式 ①滑动变阻器的最大阻值远小
于待测电阻的阻值
②电压要求从零变化
③连成限流式接法时，电压或
电流超过电表量程
2．滑动变阻器的分压、限流式接法
3.误差的分析及注意事项
(1)本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路
必须采用电流表外接法．
(2)本实验要作出 I－U 图线，要求测出一组包括零在内的
电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法．
(3)为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于使
加在待测电路电压最小端．
(4)加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压．
记忆口诀：电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻
要分压，电流表外接减误差，电压从零开始变，I－U 坐标连曲
线，要对图线细研究，得出规律记心间．
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150
U/V 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.180 0.195 0.205 0.215
【例 4】表格中所列数据是测量小灯泡 U－I 关系的实验数
据：
图 T1－12
(1)分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图
______(填“甲”或“乙”)．
(2)在方格纸内画出小灯泡的 U－I 曲线．分析曲线可知小
灯泡的电阻随 I 变大而________(填“变大”、“变小”或“不
变”)．
(3)如图丙所示，用一个定值电阻 R 和两个
上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不
计、电动势为 3 V 的电源上．已知流过电阻 R
的电流是流过灯泡 b 电流的两倍，则流过灯泡
b 的电流约为__________A.
图 T1－13
解析：(1)由小灯泡 U－I 关系的实验数据可得，电路中灯
泡两端的电压可调为 0，只有甲电路具有此功能，而乙图的电
路不具此功能．
(2)U－I 曲线如图 T1－14 所示，由所做出的 U－I 曲线知，
曲线上各点与原点连线的斜率越来越大，说明灯泡的电阻越来
越大．
图 T1－14
答案：(1)甲 (2)如图 T1－14 所示． 变大 (3)0.07
【触类旁通】
4．(2012 年茂名一模)小明同学用下列器材描绘额定电压为
3.0 V 的小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始)，并研
究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．
A．电流表(0.6 A,1 Ω)
B．电压表(3 V,1 kΩ)
C．滑动变阻器(10 Ω，1 A)
D．电源(4 V，内阻不计)
(1)用笔画线代替导线，将图 T1－15 中的实验仪器连成完
整的实验电路．
图 T1－15
(2)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于________端(填
“a”或“b”)．
(3)闭合开关，变阻器的滑片向 b 端移动，电压表的示数逐
渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为__________．
(4)排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯
泡 I－U 图象如图 T1－16 中实线所示．由图可确定小灯泡在电
压为 2.0 V 时实际功率为________(保留两位有效数字)．
图 T1－16
(5)图 T1－16 是用多用电表欧姆挡“×1”挡直接测量小灯
泡灯丝在 27 ℃时电阻值，则阻值为________Ω，若小灯泡灯丝
电阻值与灯丝温度的关系为 R＝k(203＋t)，k 为比例常数．根据
I －U 图中的实线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为
______________℃.
(6)若 I－U 图中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性
曲线，与实线相比，虚线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其
真实的伏安特性曲线．
图 T1－17
答案：(1)如图 7 所示．
(3)小灯泡断路
(2)a
(4)0.38
(5)1.5 1 797 (6)Ⅱ
图 7
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