2024年高考物理一轮复习第9章恒定电流实验专题十第43讲描绘小灯泡的伏安特性曲线学案含解析.doc

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第43讲描绘小灯泡的伏安特性曲线

一、试验目的

1．驾驭滑动变阻器的运用方法及连接方式。

2．驾驭伏安特性曲线的描绘方法。

3．理解小灯泡的伏安特性曲线为什么是曲线。

二、试验器材

小灯泡(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。

考点一试验原理与操作

1．试验原理

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(U，I)值，在I-U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。

2．试验操作

(1)确定电流表、电压表的量程，采纳电流表外接法，滑动变阻器采纳分压式接法，按试验中的原理图连接好试验电路。

(2)把滑动变阻器的滑片调整到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。

(3)移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。

有一个额定电压为2.8V、功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的I-U图线，有下列器材供选用：

A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)

B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)

C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)

D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)

E．滑动变阻器(0～10Ω，2A)

F．滑动变阻器(0～200Ω，0.5A)

G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)

(1)某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光状况是________(填“亮”或“不亮”)。要求小灯泡两端的电压从零起先增大，应选择图乙中的电路图是________(填“a”或“b”)。

(2)用正确的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________。(用序号字母表示)

(3)滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)。

(4)通过试验测得此小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，由图线可求得此小灯泡在正常工作时的电阻为________Ω。

(5)若将此小灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使小灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻(结果保留三位有效数字)。

解析(1)由题图甲可知，电压表串联在电路中，电路中的电阻很大，小灯泡不亮；要使小灯泡两端的电压从零起先调整，滑动变阻器应采纳分压接法，故电路图应选择b。

(2)小灯泡的额定电压为2.8V，故电压表的量程应略大于2.8V，故电压表应选A；由P＝UI得，电流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(0.8W,2.8V)≈0.29A，故电流表应选D。

(3)本试验中滑动变阻器是分压接法，为了便利调整，滑动变阻器选最大阻值较小的，故应选E。

(4)由题图丙可知，当电压为2.8V时，电流为0.28A，则电阻R＝eq\f(U,I)＝10Ω。

(5)要使小灯泡串联在6V的电源上正常工作，则与它串联的电阻所分电压为6V－2.8V＝3.2V，串联的电阻R′＝eq\f(3.2V,0.28A)≈11.4Ω。

答案(1)不亮b(2)AD(3)E(4)10

(5)11.4

方法感悟

?1?描绘小灯泡伏安特性曲线往往要求对小灯泡两端电压或通过它的电流调整范围尽量大，一般要求从零起先调整，因此，滑动变阻器往往选择分压接法。

?2?在分压接法中，为保证平安和便利操作，滑动变阻器往往选择总阻值较小的、额定电流较大的，因此本试验滑动变阻器选择E。

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的试验中，可供选择的试验仪器如下：

(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________，电流表应选________。

(2)在图甲中用笔画线代替导线，把试验仪器连接成完整的试验电路。

(3)利用试验中得到的试验数据在I-U坐标系中描绘出了如图乙所示的小灯泡的伏安特性曲线。依据此图给出的信息，可以推断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)()

答案(1)R1A2(2)图见解析(3)BD

解析(1)为便利电路调整，滑动变阻器应选择电阻较小的R1；小灯泡正常工作时I额＝0.3A＝300mA100mA，故电流表应选A2。

(2)因为要求小灯泡上的电压从0起先增大，滑动变阻器应选用分压式接法；而小灯泡正常工作时R灯＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.8,0.3)Ω≈13Ω，RV＝5kΩ，R灯eq\r(RA2RV)，故电流表应选择外接法，其试验电路如图所示。

(3)在I-U图象中，图线斜率渐渐减小，小灯泡的R渐渐增大；由P＝eq\f(U2,R)知在P