高考物理实验专题特训（8）描绘小灯泡的伏安特性曲线

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1、实验八：描绘小灯泡伏安特性曲线一.实验目(1)描绘小灯泡伏安特性曲线。(2)分析伏安特性曲线变化规律。二.实验器材小灯泡.电压表.电流表.滑动变阻器.学生低压直流电源(或电池组).开关.导线若干.坐标纸.铅笔。三.实验步骤(1)按图1连接电路,在闭合开关前变阻器滑片靠近图中所示A端．(2)闭合开关,移动滑片P,读出十几组U.I值,并记录在表格中。(3)建立U一I坐标系,将所得几组U.I值在坐标上描出所对应点．(4)用平滑曲线将各点连接起来,即为U一I图线．四.数据处理实验中,在调节滑动变阻器滑片位置改变灯泡两端电压时,尽量使灯泡电压变换有规律,然后再对应地读电流值．

2、然后在根据所取电压.电流最大值,选取适当横纵坐标分度,描点画图,这样可以使所取点在坐标平面内分布尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些．五.注意事项(1)本实验中被测小灯泡灯丝电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法．(2)本实验要作出U一I图线,要求测出一组包括零在内电流.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,电键闭合前变阻器滑片应位于图中A端．(4)加在灯泡两端电压不要超过灯泡额定电压．(5)连图线时曲线要平滑,不在图线上数据点应均匀分布在图线两侧,绝对不要画成折线。六.误差分析本实验所描绘小灯泡U一I特性曲线本身就包含了一定定性特征,所

3、以误差分析不是本实验主要实验目。本实验误差主要来源于测量电路存在系统误差,即未考虑电压表分流,测得电流值比真实值大；其次还在着读数误差和作图时描点误差．考点一　实验原理与操作[典例1]　(2013·江苏高考)为探究小灯泡电功率P和电压U关系,小明测量小灯泡电压U和电流I,利用P＝UI得到电功率。实验所使用小灯泡规格为“3.0V　1.8W”,电源为12V电池,滑动变阻器最大阻值为10Ω。(1)准备使用实物电路如图实81所示。请将滑动变阻器接入电路正确位置。(用笔画线代替导线)图实81(2)现有10Ω.20Ω和50Ω定值电阻,电路中电阻R1应选________Ω定值电阻

4、。(3)测量结束后,应先断开开关,拆除________两端导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P.U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图实82所示。请指出图像中不恰当地方。图实82[答案]　(1)连线如图所示。(2)10　(3)电池　(4)图线不应画为直线；横坐标标度不合适[考点总结·要点谨记]1．滑动变阻器分压式与限流式接法[对应第(1)题](1)两种接法适用情形①限流式接法适合测量阻值小电阻(跟滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器总电阻还小)。②分压式接法适合测量阻值较大电阻。(2)两种接法选择①若采用限流式接法不能控制电流满足

5、实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)量程,或超过待测电阻额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。②若待测电阻阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路。③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。④两种电路均可使用情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单.耗能低。2.保护电阻计算问题[对应第(2)题],电阻R1接在供电电路中,对电路起到保护作用,当滑动变阻器阻值最大时,保护测量电路中用电器及电表不

6、被烧坏。,小灯泡与滑动变阻器并联电阻值约为3.3Ω,则12V－3V＝4.描点作图时应注意问题[对应第(4)题](1)根据数据描出点,若不是在一条直线上,则应用平滑曲线进行连接,不能用直线或折线连接。(2)画出图线分布范围尽量不要太靠近坐标轴一侧,通过修改两坐标标度值即可。考点二　数据处理与误差分析[典例2]　物理兴趣小组同学们从实验室中找到一只小灯泡,其标称功率值为0.75W,额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该灯泡电阻约为2Ω,然后根据公式计算出该灯泡额定电压U＝＝V＝1.22V。他们怀疑所得电压值不准确,于是,再利用下面可供选择

7、实验器材设计一个电路,测量通过灯泡电流和它两端电压并根据测量数据来绘制灯泡UI图线,进而分析灯泡额定电压。A．电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)　　　　B．电流表A1(量程150mA,内阻约2Ω)C．电流表A2(量程500mA,内阻约0.6Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω)E．滑动变阻器R2(0～100Ω)F．电源E(电动势4.0V,内阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75W,额定电压未知)(1)在下面所给虚线框中画出他们进行实验电路原理图,指出上述器材中,电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________