第5讲 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线
1．在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列 器材供选择：
A．待测小灯泡“3.0 V、1.5 W” B．电流表(量程3 A，内阻约为1 Ω) C．电流表(量程0.6 A，内阻约为5 Ω) D．电压表(量程3.0 V，内阻约为10 kΩ) E．电压表(量程15.0 V，内阻约为50 kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA) G．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A) H．电源(电动势为4.0 V，内阻不计) I．电键及导线等
(1)为了使实验完成的更好，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变 阻器应选用________．(只需填器材前面的字母即可) (2)请在虚线框内画出实验电路图．
图7－5－5
(3)某同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图7－5－5所示．则电压值为 ________ V，电流值为________ A，小灯泡的实际功率为________ W.
解析：待测小灯泡“3.0 V、1.5 W”，额定电流0.5 A，额定电压为3 V，因此电流表选 C，电压表选D，滑动变阻器采用分压式接法较准确，滑动变阻器选G，小灯泡电阻很小，电流表外接．
答案：(1)C D G (2)如解析图所示 (3)1.80 0.33 0.59
2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“3.8 V、0.3 A” 电压表V，量程0～5 V，内阻5 kΩ 电流表A1，量程0～100 mA，内阻4 Ω 电流表A2，量程0～500 mA，内阻0.4 Ω 滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A 滑动变阻器R2，最大阻值5 Ω，额定电流0.5 A 直流电源E，电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω
(1)在上述器材中，滑动变阻器应选 ;电流表应选 . (2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号。
(3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中，描绘出如 图7－5－6所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)( )
图7－5－6
解析：(1)本题变压器采用分压接法，通常应当选用最大阻值小的滑动变阻器，但本题中如果选用R2，则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小，故电流表应当选择A2.
(2)电路如右图所示，由于电压要从0开始测量，滑动变阻器用分压接法；因为灯泡的内阻比较小，电流表用外接法．
(2)随着通过小灯泡电压电流的增大，小灯泡消耗的功率增大，小灯泡的电阻也增大，由P
U2
＝R知B图正确，由P＝I2R知D图正确．
答案：(1)R1 A2 (2)电路图如解析图所示 (3)BD
3．(2010·盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图7－5－7所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：
图7－5－7 图7－5－8
(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．
(2)某同学测出电源和小电珠的U－I图线如图7－5－8所示，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝________ Ω.
(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7－5－9中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是( )
图7－5－9
A．a可以作为标准电阻使用 B．b能作为标准电阻使用 C．b的阻值随电压升高而增大 D．c的阻值随电压升高而增大
解析：(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．
(2)由电源的U－I线知E＝3.0 V，r＝1 Ω，当小电珠与电阻串联后 由闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r＋R灯)
U
又由小电珠的U－I线得R灯＝I＝1.2 Ω，解得R＝0.8 Ω.
(3)因a元件的I－U线是直线，说明电阻随电压的变化不变，故可作为标准电阻，故A对，
B错．因I－U线的斜率倒数表示电阻值的变化，故C对，D错，选A、C. 答案：(1)g (2)0.8 (3)AC
4．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．现有下列器材供选用：
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7－5－10中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.
图7－5－10
(2)实验中所用电压表应选________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)
(3)把图7－5－11中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
图7－5－11
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A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，电压变化与变阻器使用部分的长度线性关系差，
10×1038
故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡的＝1 250
0.48
倍，故电流表采用了外接法．
答案：(1)描绘灯泡的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．
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