一轮复习：描绘小灯泡伏安特性曲线

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

1.测量电路的选择（电流表内、外接的选择）：由于小灯泡电阻较小，故电压表内阻远大于小灯泡内阻，因此一般用安培表外接法。

2.控制电路的选择（滑动变阻器分压式、限流式的选择）：测小灯泡的伏安特性曲线，要求电压从0开始连续调节，故滑动变阻器必须用分压式，即选择总电阻较小的滑动变阻器。

3.实验电路图：如图所示，根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程。

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

4.数据处理

（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）

（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。

5.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：小灯泡灯丝的伏安特性曲线不为直线的原因是小灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化。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。

6.误差分析

（1）系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差。

（2）测量误差：测量时读数带来误差。

（3）作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差。

例题：有一个小灯泡上标有“4V 2W”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（0～5V，内阻约1 0k Ω）

B．电压表（0～1 5V，内阻约2 0k Ω）

C．电流表（0～3A，内阻约1Ω）

D．电流表（0～0．6A，内阻约0．4Ω）

E．滑动变阻器（1 0Ω，2A）

F．滑动变阻器（5 0 0Ω，1A）

G．学生电源（直流6V）、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_______，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。

【解析】（1）因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，采用图甲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。

（2）因小灯泡额定电压为4V，1 5V的量程太大，故电压表选0～5V的A，而舍弃0～1 5V的B；小灯泡的额定电流I＝0．5A，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8Ω，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，故舍去。

（3）小灯泡内阻为电流表内阻的8/0.4=20倍，电压表内阻是小灯泡的10·10³/8=1250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）如图所示。

☞本实验电路图和教材电路图完全相同，考查了仪器的选择和电路的选择。电压表、电流表的选择，首先要考虑所加电压或通过电表的电流，不能超过电表的量程范围，其次要考虑电表的偏转必须在满偏刻度的1/3以上。

例题：某同学想要描绘标有“3．8V 0．3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关、导线外，还有：

电压表V₁（量程0～3V，内阻等于3k Ω）

电压表V₂（量程0～1 5V，内阻等于1 5k Ω）

电流表A₁（量程0～2 0 0mA，内阻等于1 0Ω）

电流表A₂（量程0～3A，内阻等于0．1Ω）

滑动变阻器R₁（0～1 0Ω，额定电流2A）

滑动变阻器R₂（0～1k Ω，额定电流0．5A）

定值电阻R₃（阻值等于1Ω）

定值电阻R₄（阻值等于1 0Ω）

定值电阻R₅（阻值等于1k Ω）

（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁；

（2）该同学描绘出的I－U 图象应是下图中的____________。

【解析】（1）用电压表V₁和定值电阻R₅串联，可改装成量程为U＝用量程为2 0 0mA的电流表A1与定值电阻R₄并联可改装成量程I＝0.4A的安培表，滑动变阻器连接为分压式，以小电阻控制大电阻，故选R₁，连接电路图如图所示。

（2）小灯泡的电阻随温度的升高而变大，故I－U图象斜率变小，B项正确。

【答案】（1）电路如图所示 （2）B

☞实验目的仍为测量小灯泡的伏安特性曲线，但从题给条件看到电压表、电流表要么量程太大，要么量程过小，因此要变化实验装置，即首先进行电表改装，然后变化装置后进行电学实验。

例题：有一个小灯泡上标有“4．8V 2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线。有下列器材可供选用：

A．电压表V1（0～3V，内阻3k Ω）

B．电压表V2（0～1 5V，内阻1 5k Ω）

C．电流表A（0～0．6A，内阻约1Ω）

D．定值电阻R1＝3k Ω

E．定值电阻R2＝1 5k Ω

F．滑动变阻器R（1 0Ω，2A）

G．学生电源（直流6V，内阻不计）

H．开关、导线若干

（1）实验中所用电压表应选用_____，定值电阻应选用_______（均用序号字母填写）；

（2）为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图；

（3）利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U 的定量关系是_____，下图的四个图象中可能正确的是_________。

【解析】由于量程15V的电压表量程较大，所以可以采用扩大3V量程电压表的办法，实验中所用电压表应选用A，定值电阻应选用R1＝3k Ω，电压表量程扩大为6V，A、D项正确。

（2）采用分压电路，电流表外接，电路图如图所示。

（3）利用上述实验电路图测出的电压表读数U与此时小灯泡两端电压U的定量关系是U＝2UV。由P＝U2／R可知，R随温度升高（电压增大）而增大，小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线可能正确的是图C。

【答案】（1）A D

（2）电路图如图所示

（3）U＝2UVC

☞装置仍为测小灯泡伏安特性曲线的装置，但本实验目的变为测定小灯泡电功率的实验，实验原理仍为测出不同电压下的电流，进而根据P＝U I测得小灯泡的电功率，选择仪器和电路的方法没有改变，只是实验目的改变。