2019届高考物理一轮总复习：名师讲义
实验九 描绘小灯泡的伏安特性曲线
板块一 主干梳理·夯实基础
实验原理与操作
◆ 实验目的
1.描绘小灯泡的伏安特性曲线。 2.分析伏安特性曲线的变化规律。 ◆ 实验原理
1.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U-I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.电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式，使电压能从零开始连续变化。
◆ 实验器材
小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)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。
◆ 实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按如图所示的原理图连接好实验电路。
2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，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，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。
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4.拆除电路，整理仪器。
数据处理与分析
◆ 数据处理(画出伏安特性曲线)
1.在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立坐标系。
2.在坐标纸上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)
3.将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。 ◆ 实验器材选取
1.原则：①安全；②精确；③操作方便。 2.具体要求
(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过0.6 A。
(2)该用电器的实际最大电流不能大于用电器的额定电流。 (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。 (4)滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器。 ◆ 误差分析
1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。 2.电流表、电压表的读数带来误差。 3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差。 ◆ 注意事项
1.本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。 2.本实验要作出U-I图线，要求测出一组包括零在内的电流、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，开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的a端。
4.I-U图象在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。
5.电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定。(1)若使用“3.8 V 0.3 A”的小灯泡，选用电压表的15 V量程。(2)若使用“2.5 V 0.6 A”的小灯泡，则选用电压表的3 V量程。
6.当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关。
7.误差较大的点要舍去，I-U图象应是平滑曲线而非折线。
8.建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。
板块二 考点细研·悟法培优
考点1 实验原理与器材的选取
例1 要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有：
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电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电键一个、导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)。 A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1750 Ω，额定电流0.3 A) (2)请将设计的实验电路图画入下面的方框中。
(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。现将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，由此得到小灯泡消耗的功率是 ________ W。
尝试解答 (1)A__(2)如图所示__(3)0.1。
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(1)要测灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零开始，必须用滑动变阻器的分压式接法，而分压式接法，要求滑动变阻器的阻值较小，所以应选A。
U2
(2)由于灯泡的阻值约R灯＝＝15 Ω，属于小电阻，要用电流表的外接，因此要用分压、
P外接。
(3)将灯泡接到电源上时，作出电源的I-U图象如图所示，读得两图线的交点坐标U＝1.0 V、I＝0.1 A，即为此时灯泡两端的电压及通过灯泡的电流，则小灯泡消耗的功率P＝UI＝1.0 V×0.1 A＝0.1 W。
[跟踪训练] [2017·茂名一模]现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V,0.6 W”小灯泡的I-U图线，有下列器材供选用：
A.电压表(0～3 V，内阻3 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ) B.电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω；0～3 A，内阻0.1 Ω) C.滑动变阻器(10 Ω，2 A) D.滑动变阻器(100 Ω，1.0 A) E.蓄电池(电动势6 V，内阻不计)
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