1、162 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线方法点拨 (1)本实验要求电压必须从 0 开始变化，所以滑动变阻器要用分压式接法(2)仪器选择要首先保证安全，其次是保证精确，再次是操作简便，若选不到理想的仪器，其中几个相比较，选较好的1(2017北京海淀区模拟)某研究性学习小组的同学们设计了描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，待测小灯泡的额定电压为 3.8 V要求测量结果尽量精确，并绘制出小灯泡两端电压在 03.8 V 范围内完整的伏安特性曲线(1)若实验室的电压表、电流表和滑动变阻器都满足实验要求，则在如图 1 所示的两种实验方案中，应选择_图所示电路进行实验(选填“甲”或“乙”)图 1(2)若实验中只提
2、供了量程为 3 V，内阻为 3 000 的电压表 V1，为了绘制完整的伏安特性曲线，需要将电压表 V1改装成量程为 4 V 的电压表 V2，则应将电压表 V1_(选填“串联”或“并联”)一个阻值为_ 的定值电阻，才能实现改装的要求(3)小组的同学们正确描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图 2 所示，根据这个曲线，同学们对小灯泡的实际功率与其两端的电压的关系，或与通过其电流的关系，猜想出了如图所示的关系图象，其中可能正确的是_(选填选项下面的字母序号)图 22(4)某同学将该小灯泡接在一个电动势为 3.0 V、内阻为 5.0 的电源上，组成一个闭合电路，则此时该小灯泡的实际功率约为_W(保留 2 位有
3、效数字)2(2018四川成都模拟)某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的器材如下：待测小灯泡(2.5 V,1.25 W)电源(电动势 3 V，内阻不计)电流表(00.6 A，内阻约 0.125 ；03 A，内阻约 0.025 )电压表(03 V，内阻约 3 k；015 V，内阻约 15 k)单刀单掷开关及导线若干(1)为了减小误差，在本实验中电流表应选用 0_ A 量程；电压表应选用 0_ V 量程(2)如图 3 是本实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，为了满足实验要求并尽可能减小误差，请补充完成实物图间的连线图 33(2017安徽省十校联考)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，某
4、同学设计了如图 4 所示的实验电路，已知小灯泡的规格为“12 V,5 W” 图 4(1)闭合开关前，应将电路图中的滑动变阻器的滑片移到_(填“ a”或“ b”)端根据连接好的实物图，调节滑动变阻器，记录多组电压表和电流表的读数，作出的 I U 图线如图 5 甲中实线所示，由图线分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而_(填“增大”或“减小”)若某次电流表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为_W(保留两位有效数字)3图 5(2)若 I U 图象中的虚线或表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线_(填“”或“”)才是其真实的伏安特性曲线4某物理学习小组拟用下列器材研究小灯泡 L 两
5、端的电压与通过它的电流的关系曲线A小灯泡 L(4.0 V,0.7 A)B电流表 A(00.6 A，内阻为 0.2 )C电压表 V(03 V，内阻为 9 k)D标准电阻 R11 E标准电阻 R23 kF滑动变阻器 R(010 )G学生电源(电动势 E6 V，内阻不计)H开关一个，导线若干(1)为了准确描绘出小灯泡 L 较完整的 U I 曲线，请在图 6 甲虚线框内画出实验电路图4图 6(2)该学习小组同学正确进行实验操作，并处理实验数据后，描点作图得到了如图乙所示的小灯泡 L 的 U I 图线某次实验中得到的电压表示数如图丙所示，电压表示数为_V，此时小灯泡的电阻约为_ (保留两位有效数字)由小
6、灯泡 L 的 U I图线可知小灯泡 L 的电阻随电流 I 的增大而_(填“增大” “不变”或“减小”)(3)若将此小灯泡 L 与定值电阻 R04 串联后接在电动势为 4.0 V、内阻为 1.0 的蓄电池组两端，则小灯泡的实际功率约为_W(保留两位有效数字)5答案精析1(1)甲 (2)串联 1 000 (3)AB (4)0.360.42解析 (1)由于小灯泡两端的电压需要从 0 开始测量，故滑动变阻器需要采用分压式接法，则题图甲电路是正确的；(2)原电压表的量程为 3 V，改装后的电压表的量程为 4 V，故 1 V 的电压差需要用一个电阻串联分压获得，该电阻的阻值为 1 000 ；(3)根据 P
7、 可知，U2RU2 RP，即在 U2 P 图象中，斜率为 R，因为随着电压的增大，灯泡的电阻是增大的，故U2 P 图象的斜率也是增大的，故选项 A 正确，C 错误；根据 P I2R 可知， I2 P，即在1RI2 P 图象中，其斜率为 ，当电阻增大时，其倒数减小，故 I2 P 图象的斜率在变小，故1R选项 B 正确，D 错误；(4)在同一坐标系中，作出电源的 I U 图线，其与灯泡的伏安特性曲线的交点即为灯泡两端的电压和电流，故小灯泡的实际电功率为 P2.00.19 W0.38 W.2(1)0.6 3 (2)如图所示解析 (1)根据小灯泡规格“2.5 V,1.25 W”可知，小灯泡的额定电压
8、U2.5 V，额定电流 IPU6 A0.5 A，因此电流表应选“00.6 A”量程，电压表应选“03 V”量程；1.252.5(2)因为实验要求小灯泡两端电压及通过小灯泡的电流从 0 开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法；小灯泡阻值较小，电流表应采用外接法，如图所示3(1) a 增大 2.4 (2)解析 (1)开始时应使测量电路两端的电压为零，故开关闭合前应将滑动变阻器滑片移到 a端；由题图甲可知图象的斜率越来越小，则说明电阻越来越大，小灯泡的电阻随温度的升高而增大；由电流表示数可知，电流大小为 0.40 A，则由题图 I U 图象可知，电压为 6.0 V，故灯泡功率 P UI60.4 W
9、2.4 W；(2)由于电流表采用外接法，电压表分流使电流表示数偏大，而电压表示数是准确的，故为真实的图象4(1)见解析图(2)2.70 5.3(5.2 也可) 增大 (3)0.79(0.750.83 均可)解析 (1)要准确描绘小灯泡的 U I 曲线，小灯泡两端电压要从 0 开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法；又因小灯泡的额定电压为 4.0 V，额定电流为 0.7 A，而电压表量程为 3.0 V，电流表量程为 0.6 A，所以要描绘完整曲线，必须把电压表、电流表的量程扩大，由串并联规律知，可将 电 压 表 与 标 准 电 阻 R2 3 k 串 联 改 装 为 量 程 为 4 V 的 电 压
10、表 ， 将 电 流 表 与 标 准 电阻 R1 1 并联改装成量程为 0.72 A 的电流表；因改装后的电压表内阻远大于小灯泡电阻，所以电流表采用外接法，实验电路如图 a.(2)由题图丙电压表指针位置可知此时电压表示数为 2.70 V，则改装电压表两端的电压，即小灯泡两端的电压为 U3.60 V，由题图乙知此时通过小灯泡的电流约为 0.68 A，由R 得此时小灯泡 L 的电阻约为 5.3 .UI(3)令小灯泡两端电压为 U，通过的电流为 I，由闭合电路欧姆定律知 E0 U I(R0 r0)，即 U 4 5I， 在 题 图 乙 坐 标 系 中 作 图 线 ， 如 图 b 所 示 ， 此 时 两 条 图 线 的 交 点 坐 标 为 (0.45 A,1.75 V)，所以小灯泡此时的实际功率为 P1.750.45 W0.79 W.7
