实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线自己归纳.docx
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实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线自己归纳
实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线自己归纳
1.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图6所示,所用小电珠的额定电压是3.8V.关于该实验的系统误差,下列说法中正确的是(A )
A.系统误差主要是由电压表的分流引起的
B.系统误差主要是由电流表的分压引起的
C.系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的
D.系统误差主要是由读数时的估读引起的
2.分别用如图1所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值.图甲中两表的示数分别为3V、4mA,图乙中两表的示数分别为4V、3.9mA,则待测电阻Rx的真实值为( D)
A.略小于1kΩB.略小于750Ω
C.略大于1kΩD.略大于750Ω
3.为探究小电珠L的伏安特性,连好如图7所示的电路后闭合开关S,通过移动变阻器的滑片,使小电珠中的电流由零开始逐渐增大,直到小电珠正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是图中的(C )
4.某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件,如图7-4-1所示为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:
器材(代号)
规格
电流表(A1)
量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表(A2)
量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表(V1)
量程0~3V,内阻约为10kΩ
电压表(V2)
量程0~15V,内阻约为25kΩ
滑动变阻器(R1)
阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器(R2)
阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA
直流电源(E)
输出电压6V,内阻不计
电键(S)、导线若干
(1)为提高实验结果的准确程度,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变阻器应选用________.(以上均填器材代号)
(2)为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.
解析
(1)图象中电流0~0.14A,电流表选A2;电源电压6V,但图象只要求电压在0~3V之间调整,为了测量准确,电压表选V1;由于绘制图象的需要,要求电压在0~3V之间调整,所以滑动变阻器只能采用分压式接法,为了便于调节电压,滑动变阻器应选用阻值较小的R1.
(2)该元件约几十欧,
>
,电压表的分流作用可以忽略,所以采用电流表外接法;实验数据的采集要求从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法.
答案
(1)A2 V1 R1
(2)如图所示
5.有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,5A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
(1)用如实图8-1所示的电路进行测量,电压表应选用________,电流表应选用________.滑动变阻器应选用________.(用序号字母表示)
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如实图8-2所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.
(3)若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω的电阻.
解析 小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表选用(0~3V);功率约为0.8W,故小灯泡的电流约为0.3A,电流表选取(0~0.6A);滑动变阻器一般选择小的便于调节.根据图表的横坐标电压2.8V对应的纵坐标电流为0.28A,根据欧姆定律得电阻为10Ω;当与6V电源相连时,根据欧姆定律可得需串联11Ω电阻.
答案
(1)A D E
(2)11
6.(2012·深圳调研)有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,5A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
(1)用如图7-4-5所示的电路进行测量,电压表应选用________,电流表应选用________.滑动变阻器应选用________.(用序号字母表示)
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图7-4-6所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.
(3)若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω的电阻.
解析 小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表选用(0~3V);功率约为0.8W,故小灯泡的电流约为0.3A,电流表选取(0~0.6A);滑动变阻器一般选择小的便于调节.根据图表的横坐标电压2.8V对应的纵坐标电流为0.28A,根据欧姆定律得电阻为10Ω;当与6V电源相连时,根据欧姆定律可得需串联11Ω电阻.
答案
(1)A D E
(2)11
7.某同学为了描绘一个标有“12V,6W”的小灯泡的伏安特性曲线,他到实验室寻找到了一些仪器,但没找到电压表,找到的器材规格如下:
A.电流表A1(0~0.5A,内阻为0.5Ω)
B.电流表A2(0~0.6A,内阻约为0.3Ω)
C.电阻箱R1(0~9999.9Ω,最小调节量0.1Ω)
D.电阻箱R2(0~99.9Ω),最小调节量0.1Ω)
E.滑动变阻器R3(0~50Ω,额定电流为1.5A)
F.滑动变阻器R4(0~5Ω,额定电流为3A)
G.16V直流电源
H.开关、导线若干,待测灯泡
利用现有器材,结合所学知识,请你替这位同学设计本实验.
(1)画出实验原理图;
(2)以上器材中电阻箱应选用________,滑动变阻器应选用________(填代号).
(3)写出小灯泡两端电压的表达式,并说明式中符号的意义:
_______________________________________________________________.
例3
(1)如图所示
(2)R1 R4
(3)(I2-I1)R1-I1RA1
I1、I2分别是A1、A2的读数,R1、RA1分别是R1、A1的阻值
8一个标有“3.8V、0.3A”字样的小灯泡,其灯丝的电阻会随温度的升高而变化,一探究性学习小组在实验室研究这一问题,现实验室备有以下实验器材:
器材名称
代号
参 数
电池组
电压表
电压表
电流表
电流表
滑动变阻器
E
V1
V2
A1
A2
R1
电动势9V,内阻0.5Ω
量程0~5V,内阻2.0kΩ
量程0~15V,内阻3.0kΩ
量程0~0.3A,内阻2.0Ω
量程0~6A,内阻0.4Ω
0~10Ω,额定电流2A
滑动变阻器
固定电阻
开关
导线
R2
R0
S
M
0~100Ω,额定电流0.5A
5Ω,额定电流5A
一个
若干
实验时要求测量范围尽可能大,且要求灯泡上的电压从0开始调节,测量结果尽可能准确.
(1)现在有实图8-5所示的a、b、c、d四个电路,其中可选用的电路有________.
(2)在实验中,应当选用的实验器材有电压表________,电流表________,滑动变阻器________.(填器材名称代号)
(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU图线,如实图8-6所示,试根据图线中给出的数据,求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为________、________.
解析
(1)要求灯泡上的电压从0开始调节,因此滑动变阻器要用分压式接法,a、b图错误,c图中滑动变阻器上串联保护电阻,因此,灯泡上的电压也不能从0开始连续调节,所以应选d图.
(2)选取电表时,电表的量程要稍大于被测元件的最大值,因为灯泡标有“3.8V、0.3A”,因此,电压表选择V1;电流表选择A1;滑动变阻器为分压式接法,应选总阻值较小的滑动变阻器R1.
(3)根据R=
得A点电阻为6.3Ω(结果为5.9~6.5Ω都对);B点电阻为10Ω.
答案
(1)d图
(2)V1 A1 R1 (3)6.3Ω 10Ω
9.用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路,微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω);电压表V(量程3V,内阻约10kΩ);电阻R0(阻值约20kΩ);
滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1A);
电源E(电动势3V,内阻不计);
开关S及导线若干.
①请将图7412甲方框内的实验原理图补充完整;
②根据实验原理图,将图乙中的实物图连线补充完整.
解析 描绘伏安特性曲线的滑动变阻器应采用分压式接法,待测电阻为大电阻,微安表需要采用内接法.
答案 ①如图甲所示 ②如图乙所示
10.图3中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材.
(1)根据实验原理,用笔画线代替导线,将图中的实验电路图连接完整.
(2)开关S闭合之前,图中滑动变阻器的滑片应该置于________.(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)
(3)实验中测得有关数据如下表:
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.26
0.27
根据表中的实验数据,在图4中画出小灯泡的I-U特性曲线.
(4)若已知小灯泡灯丝在27°C时电阻值约为1.5Ω,并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比,试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为______°C.(保留三位有效数字)
例1
(1)如图所示
(2)A端
(3)如图所示
(4)1.64×103(1.58×103~1.65×103均对)
11.某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线,实验室提供下列器材:
A.电压表V(量程为0~5V,内阻约5kΩ)
B.电流表A1(量程为0~25mA,内阻约为0.2Ω)
C.电流表A2(量程为0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流1.5A)
E.滑动变阻器R2(0~1000Ω,额定电流0.5A)
F.定值电阻R0(R0=1000Ω)
G.直流电源(电动势6V,内阻忽略不计)
H.电键一个、导线若干
(1)该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路,得到热敏电阻电压和电流的7组数据(如下表),请你在图5中作出热敏电阻的伏安特性曲线.
电压U(V)
0.0
1.0
2.0
2.4
3.0
3.6
4.0
电流I(mA)
0.0
1.6
5.8
8.0
11.8
16.0
20.0
(2)由此曲线可知,该热敏电阻的阻值随电压的增大而________(选填“增大”或“减小”).该同学选择的电流表是________(选填“B”或“C”),选择的滑动变阻器是________(选填“D”或“E”).
(3)请在虚线框中画出该同学完成此实验的电路图(热敏电阻符号为
)
例2
(1)如下图所示
(2)减小 B D
12.在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,除标有“6V 1.5W”字样的小电珠、导线和开关外,还有下列器材:
A.直流电源(6V,内阻不计)
B.直流电流表(量程为3A,内阻0.1Ω以下)
C.直流电流表(量程为300mA,内阻约为5Ω)
D.直流电压表(量程为10V,内阻约为15kΩ)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(1kΩ,0.5A)
实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.
(1)实验中电流表应选用______,滑动变阻器应选用______.(均用序号表示)
(2)在虚线框内画出实验电路图.
(3)试将如图10所示的器材连成实物电路.
4.
(1)C E
(2)(3)见解析图
13.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,所用器材有:
电动势为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据.图8是没有连接完整的实物电路.(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)连好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表几乎不偏转,则故障的原因可能是_________________________________________________________________________________;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向____端滑动(选填“左”“右”);
(4)通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数,并绘制成了如图9所示的U-I图象.根据U-I图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是________W;
(5)图线是曲线而不是过原点的直线,原因________________________________________________________.
3.
(1)连线如图所示
(2)c段导线断路或灯泡损坏
(3)右 (4)0.5 (5)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大
14.(2011·福建卷,19
(2))某同学在探究规格为“6V、3W”的小电珠伏安特性曲线实验中:
①在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至________挡进行测量.(填选项前的字母)
A.直流电压10VB.直流电流5mA
C.欧姆×100D.欧姆×1
②该同学采用图7-4-7所示的电路进行测量.图中R为滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,额定电流1.0A),L为待测小电珠,
为电压表(量程6V,电阻20kΩ),
为电流表(量程0.6A,内阻1Ω),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关.
Ⅰ.在实验过程中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于最________端;(填“左”或“右”)
Ⅱ.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S后,无论如何调节滑片P,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是________点至________点的导线没有连接好;(图7-4-7中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图甲中的数字,如“____2____点至____3____点”的导线)
Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图7-4-8所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________.(填“不变”、“增大”或“减小”)
解析 ①因小电珠正常发光时的电阻R=
=
Ω=12Ω,小电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响),故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻,应选D.
②Ⅰ.在实验时,闭合开关前,应使用电器的电压、电流为最小值,故应使滑片P置于最左端.
Ⅱ.若1点到5点未接好,则电路成为滑动变阻器的限流式电路.
Ⅲ.在IU图象中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小,即电阻的倒数减小,所以电阻增大.
答案 ①D ②Ⅰ.左 Ⅱ.1 5(或5 1) Ⅲ.增大
15.发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如图11所示,正常使用时,带“+”的一端接高电势,带“-”的一端接低电势,某同学用实验方法探究二极管的伏安特性,现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.
U/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
3.0
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
13.0
19.0
24.0
30.0
37.0
(1)在虚线框内画出实验电路图.(除电源、开关、滑动变阻器外;实验用电压表V:
内阻RV约为10kΩ,电流表mA:
内阻RA约为100Ω)
(2)在图12中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线.
(3)根据
(2)中画出的二极管的伏安特性曲线,简要说明发光二极管的电阻与其两端
电压的关系:
_____________________________________________________________________.
5.
(1)实验电路图如图所示
(2)伏安特性曲线如图所示
(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小
16.在“描绘小电珠的伏安特曲线”实验中,所用器材有:
小电珠(2.5V,0.6W),滑动变阻器,多用电表,电流表,学生电源,开关,导线若干.
(1)粗测小电珠的电阻,应选择多用电表________倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如实图8-7甲所示,结果为________Ω.
(2)实验中使用多用电表测量电压,请根据实验原理实图7-7乙完成实物实图7-7丙中的连线.
(3)开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P置于________端,为使小电珠亮度增加,P应由中点向________端滑动.
(4)下表为电压等间隔变化测得的数据,为了获得更准确的实验图象,必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).
数据点
a
b
c
d
e
f
U/V
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0.000
0.122
0.156
0.185
0.216
0.244
解析
(1)小电珠(2.5V,0.6W)对应电阻为
Ω=10.4Ω,电阻十几欧,所以选“×1挡”.
(2)电流表的电阻只有几欧,与电压表几千欧相比,小电珠的电阻算小电阻,所以电流表必须外接,伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大,所以滑动变阻器必须与电源采用分压接法.(3)从a端开始,电压为零,向b端移动,对小电珠所加电压逐渐变大.(4)ab之间电流增加了0.122A,其他段电流增加了0.03A左右.所以需要在ab之间将电流分为0.030A、0.060A、0.090A,分别测出相应的电压值.
考查图象描绘(数据处理)及分析
17.在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流-电压的数据如下表所示:
电流I/mA
2.7
5.4
12.4
19.5
27.8
36.4
47.1
56.1
69.6
81.7
93.2
电压U/V
0.04
0.08
0.21
0.54
1.30
2.20
3.52
4.77
6.90
9.12
11.46
(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线;
(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图7-4-2所示,请指出灯丝的特征,并解释形成的原因.
答案
(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线,如图所示
(2)电阻随电流增大存在三个区间,电阻的变化快慢不同,第一区间电流很小时,电阻变化不大;第二区间灯丝温度升高很快,电阻增大得快;第三区间部分电能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢.
18.(2011·山东卷,23
(2))某同学利用图7-4-3甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率.
1所得实验数据如下表,请在给出的直角坐标系(图7-4-3乙)上画出UI图象.
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
②根据所画UI图象,可求得电流I=0.20A时电源的输出功率为________W.(保留两位有效数字)
③实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图7-4-3电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计.在图7-4-4所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是________.(Rx阻值未知)
答案 ①UI图象如图所示.
②通过图象可得I=0.2A时U=1.84V
故P=UI≈0.37W
③为了测电源输出功率,电压表必须测出路端电压,d错误;a项中并联Rx不起作用,a错误;故选b、c.
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- 实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线 自己归纳 实验 描绘 灯泡 伏安 特性 曲线 自己 归纳