物理重点突破第19讲,实验：描绘小灯泡伏安特性曲线

　 第 第 19 讲

　实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 【方法指导】

　1．实验原理 由于通过小灯泡的电流越大，灯丝的温度越高，灯丝的电阻率随温度的升高而增大，因此灯丝的电阻随温度的升高而增大．由 R＝ UI得，在 I--U 坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，故画出的小灯泡的 I--U 图线为曲线． 2.实验设计思路 描绘小灯泡伏安特性曲线 测定小灯泡的电压和电流 ①灯泡电阻很小----外接法。②灯泡电压从零开始----分压接法。

　3．数据处理方法 (1)在坐标纸上以 U 为横轴、I 为纵轴建立直角坐标系． (2)在坐标纸中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，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去)。

　(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线． 4．实验结果与数据分析 (1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线． (2)分析：曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大． 【对点题组】

　1．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的 I－U 图线．现有下列器材供选择：

　A．电压表(0～5 V，内阻 10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻 20 kΩ) C．电流表(0～3 A，内阻 1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻 0.4 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：

　________________________________________________________________________.

　(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)． (3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．

　2.某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：

　编号 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 (1)在图中画出 I—U 图象．

　(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是____________． (3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________． 【高考题组】

　3．（2014·浙江）小明对 2B 铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值． (1)图是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．

　(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段 2B 铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到 U－I 图上，如图所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“○”或“×”)表示的．

　(3)请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为____Ω. 4.（2011·福建）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母）

　A.直流电压 10V

　 B.直流电流 5mA

　C.欧姆 ×100

　D.欧姆 ×1 ②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中 R 为滑动变阻器（阻值范围 0～20  ,额定电流 1.0A），L 为待测小电珠，○V 为电压表（量程 6V，内阻 20k  ），○ A 为电流表（量程 0.6A，内阻 1  ）,E 为电源（电动势 8V，内阻不计），S 为开关。

　Ⅰ.在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最________端；（填“左”或“右”）

　Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关 S 后，无论如何调节滑片 P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2 点至 3点”的导线）

　 Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”）

　 答案精析 【对点题组】

　1．【答案】(1)描绘小灯泡的 I—U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)如下图所示．

　【解析】因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为 4 V，则电压表选 0～5 V 的 A 而舍弃 0～15 V 的 B，因 15 V 的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流 I＝0.5 A，则电流表只能选 D.滑动变阻器 F 的最大阻值远大于小灯泡内阻 8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4 ＝20 倍，电压表内阻是小灯泡的10×10 38＝1 250 倍，故电流表采用了外接法． 2.【答案】(1)见解析图 (2)开始时不变，后来增大 (3)增大 【解析】画出 I－U 图象如图所示，曲线开始呈直线状说明开始时电阻不变，后来逐渐靠近 U 轴说明电阻增大．

　【高考题组】

　3．【答案】(1)如图所示

　 (2)“×” (3)作图见第 22 题图用“×”连线 R＝(1.1～1.3) Ω；用“○”连线 R＝(1.5～1.7) Ω 【解析】

　(1)由图中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式，电压表选择量程 3 V，电流表采用外接法 (2)外接法由于电压表分流，测得的电阻比内接法测得的要小，故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的． (3)用“×”数据点连直线，斜率为铅笔芯的电阻，考虑误差因素，R＝(1.1～1.3)Ω，用“○”数据点连直线，同理得 R＝(1.5～1.7)Ω. 4.【答案】①D

　 ②Ⅰ. 左

　 Ⅱ.1 点到 5 点（或 5 点到 1 点）

　Ⅲ. 增大 【解析】①由小电珠的规格可知其电阻约为 12Ω，故选 D ②Ⅰ.由于电压应从零开始，结合分压接法的特点，开关闭合前，滑动变阻器滑动片应置于最左端 Ⅱ.由于电压表和电流表总是调不到零，因此滑动变阻器不是分压接法，各元件无故障则是1 到 5 点导线没有连接好 Ⅲ.由 I-U 图像的斜率越来越小可知小电珠的电阻随工作电压的增大而增大。