第5讲实验描绘小灯泡的伏安特性曲线。
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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“3.0V、1.5W”
B．电流表(量程3A，内阻约为1Ω)
C．电流表(量程0.6A，内阻约为5Ω)
D．电压表(量程3.0V，内阻约为10kΩ)
E．电压表(量程15.0V，内阻约为50kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值为100Ω，额定电流50mA)
G．滑动变阻器(最大阻值为10Ω，额定电流1.0A)
H．电源(电动势为4.0V，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“3.0V、1.5W”，额定电流0.5A，额定电压为3V，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)CDG(2)如解析图所示(3)1.800.330.59
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，“3.8V、0.3A”
电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ
电流表A1，量程0～100mA，内阻4Ω
电流表A2，量程0～500mA，内阻0.4Ω
滑动变阻器R1，最大阻值10Ω，额定电流1.0A
滑动变阻器R2，最大阻值5Ω，额定电流0.5A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
(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＝U2R知B图正确，由P＝I2R知D图正确．
答案：(1)R1A2(2)电路图如解析图所示(3)BD
3．(20xx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1.0A，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＝3.0V，r＝1Ω，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)
又由小电珠的U－I线得R灯＝UI＝1.2Ω，解得R＝0.8Ω.
(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“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10kΩ)B．电压表(0～15V，内阻20kΩ)
C．电流表(0～3A，内阻1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.4Ω)
E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(500Ω，1A)
G．学生电源(直流6V)、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4V，则电压表选0～5V的A而舍弃0～15V的B，因15V的量程太大，读数误差大，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．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝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)ADE
(3)如下图所示．
延伸阅读
高考物理基础知识要点复习实验八描绘小电珠的伏安特性曲线
20xx届高三物理一轮复习全案：实验八描绘小电珠的伏安特性曲线（选修3-1）
【考纲知识梳理】
一、实验目的
描绘小灯泡的伏安特性曲线.
二、实验器材
小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸.?
三、实验原理
1.用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流，建立U-I坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线.
2.为了尽可能多取些数据点并减小实验误差，应选用电流表外接法，滑动变阻器分压接法电路，因为小灯泡的电阻值较小.?
【要点名师精解】
一、实验步骤
1.连接电路
将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图7-3-22所示电路.
图7-3-22?
2.测出小电珠在不同电压下的电流
（1）闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化;同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.
（2）移动滑动变阻器触头的位置，测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.
U/V00.20.40.60.81.01.2
I/A0
U/V1.62.02.42.83.23.63.8
I/A
特别提示
I-U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右测绘点要密，否则将出现很大误差.
3.画出伏安特性曲线
（1）在坐标纸上以U为横轴、以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接起来就得到小电珠的伏安特性曲线.
4.拆除电路，整理仪器
交流与思考:描绘出小电珠的伏安特性曲线后，曲线上各点对应的曲线的斜率是否表示小电珠在该电压下的电阻值？若是，说明理由；若不是，如何表示该电压下的电阻值？
提示:由于电阻的定义式为，而不是，只有U与I为线性关系时才等于，在U与I为非线性关系时，所以各点对应的曲线斜率并不表示该电压下的电阻值.该电压下的电阻值应等于该点对应的电压与电流的比值.?
5、注意事项
（1）.电路的连接方式
①电流表应采用外接法:因为小电珠的电阻较小，与0～0.6A电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略.
②滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.
（2）.闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化.同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.
（2）U-I图线在U＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右测绘点要密，否则将出现很大误差.
（4）.电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8V0.3A”的小电珠，选用电压表的15V量程，若使用“2.5V0.6A”的小电珠，则选用电压表的3V量程.
（5）保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关.
（6）.误差较大的点要舍去，U-I应是平滑曲线而非折线.?
6、误差分析
（1）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）在坐标纸上描点、作图带来误差.
交流与思考:观察小电珠的伏安特性曲线，分析特点，并说明理由.
提示:由于小电珠在电压较低时没有发光，灯丝温度较低，其电阻变化不明显，所以在伏安特性曲线的开始一段接近直线.但随着电压的不断增大，电珠开始发光，温度变化很大，因此对应电阻值也变化很大，伏安特性曲线为曲线.
【例1】有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线.有下列器材供选用:
A.电压表（0～5V，内阻10kΩ）
B.电压表（0～10V，内阻20kΩ）
C.电流表（0～0.3A，内阻1Ω）
D.电流表（0～0.6A，内阻0.4Ω）
E.滑动变阻器（5Ω，1A）
F.滑动变阻器（500Ω，0.2A）
（1）实验中电压表应选用______，电流表应选用______.为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用__________（用序号字母表示）.
（2）请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把由图7-3-23中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.
图7-3-23
思路点拨:（1）如何通过计算选择仪器？
（2）如何判断电流表的内外接法？如何确定分压、限流接法？
解析:（1）因小灯泡的额定电压为4V，所以电压表应选用A，小灯泡的额定电流，所以电流表应选用D;小灯泡正常工作时的电阻为，因为
，Rx为小电阻，电流表应采用外接法，要求电压表从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器应选用E.
（2）满足实验要求的电路图如图7-3-24.
图7-3-24
接成的相应实物电路图如图7-3-25.
图7-3-25
答案:（1）ADE
（2）见解析
名师点评:伏安法是测量电阻的一种最基本方法，除此之外，还有替代法、半偏法等，原理是部分电路欧姆定律或闭合电路欧姆定律.通过该题，把握器材选取、电路设计的一般原则.
【感悟高考真题】
１．（20xx重庆２２（２））在探究小灯泡的的伏安法测电阻实验中，所用器材有灯泡I，量程恰当的电流表A和电压表，直流电源的滑动变阻器、电键等，要求灯泡两端电压从表开始变化
①实验中滑动变阻器应采用______接法（“分压”或“限流”）
②某同学已连接如题22图2所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正析之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正
A：_______________
B:_________________
③分别测得两只灯泡l1和l2的伏安特性曲线如题22图3中Ⅰ和Ⅱ所示，然后将灯泡l1、l2与电池组（电动势和内阻均衡定）连成题22图4所示电路。多次测量后得到通过l1和l2的电流平均值分别为0.30A和0.60A.
A.在题22图3中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。
B.由该曲线可知电池组的电动势为_________V,内阻为__________Ω(取两位有效数字)
【答案】⑵①分压②A.电键不应闭合，应处于断开状态B.滑动变阻器的滑动触头P位置不当，应将其置于b端③4.6V2.7Ω
【解析】⑵①探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从0到额定电压变化，所以滑动变阻器必须采用分压解法。
②在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误。连好线路后在闭合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大，将分压滑动变阻器调到输出为0端，在图中是b端，以保护电源和电表。
③描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为描绘准确可以先进行理论计算，首先查出两坐标为（0.30A，3.8V）和（0.60A，3.0V），则内阻为Ω，电动势为，V，然后作出准确图像如图。
2．（20xx福建19(3)）如图所示是一些准备用来测量待测电阻阻值的实验器材，器材及其规格列表如下
为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代表导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量阻值的电路。
答案：
3.（20xx上海物理26）在用DIS描绘电场等势线的实验中
（1）电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳恒电流分布模拟了二个_____产生____；用____探测等势点。
（2）（单选题）在安装实验装置时，正确的做法是（）
（A）在一块平整木板上依次放复写纸、白纸、导电纸
（B）导电纸有导电物质的一面应该向上
（C）连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘
（D）连接电极a、b的电源电压为交流4~6V
【解析】
（1）点电荷，电场，DIS
(2)B
A应依次放白纸、复写纸、导电纸
B应电极a、b必须与导电物质保持导电。
C应连接电极a、b的电源电压为为直流4-6V
【考点精题精练】
1现有电源、滑动变阻器、电流表、电压表和一个额定电压小于电源电动势的小灯泡，要测量小灯泡的功率随电压变化的情况。
（1）在左框中画出所用电路的原理图。
（2）把测得的各组P、U值画在P-U2图中，各点组成组成的图线应大致是什么样子？将此图线的示意图画在右框中。
解析（1）为了使测量结果更准确，一方面考虑一般电流表内阻和小灯泡电阻比较接近，故应用电流表外接法，另一方面应使电压的变化范围尽可能大，故选用变阻器的分压接法，因此电路原理图应如图甲所示。
（2）据功率的计算公式P=UI
再据欧姆定律：故
随所加电压的增加，小灯泡发热，温度升高，电阻随温度增高而增大，故所得P-U2图线的斜率应随R的增大而减小，故P-U2图线示意图就如图乙所示。
2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6V,3W”,其他供选择的器材有:
电流表A1（量程3A,内阻0.2Ω）
电流表A2（量程0.6A,内阻1Ω）
电压表V1（量程6V,内阻20kΩ）
变阻器R1（0～1000Ω,0.5A）
变阻器R2（0～20Ω,2A）
学生电源E（6V）
开关S及导线若干
（1）实验中要求电压表在0～6V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选,变阻器应选.
（2）在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.
（3）以下是该实验的操作步骤
A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数（U、I）,移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组（U、I）值,共测出12组数据
B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路
C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置
D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线
以上各步骤中存在的错误或不妥之处:?
.
将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来.
（4）小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是.
答案（1）A2R2
（2）外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.?
（3）步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置BCAD
（4）随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加
3一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了如下实验数据:
请你完成下列工作:
（1）在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.
（2）实验过程中用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器（最大值为30Ω）、电压表（量程15V,内阻约为104Ω）、电流表（量程0.6A,内阻约为0.01Ω）,开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.
（3）某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:如果灯泡两端的电压增大20V,那么灯泡中通过的电流一定不会大于0.392A,你认为他的推论是否正确?
（4）如果把该灯泡接到电动势为6V,内阻为10Ω（内阻恒定）的电源两端,实际消耗的功率是多少?
答案（1）、（2）略（3）正确（4）0.738W
4发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.
（1）在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.（实验中所用电压表的内阻RV约为10kΩ,电流表的内阻RmA约为100Ω）.
（2）在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的I-U图象.
（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成的.根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处于最佳状态?
答案（1）由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100Ω～500Ω之间,与r=1000Ω比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须从0开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图（a）所示.
（2）将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的I-U图线,如上图（b）中的曲线所示.
（3）83.3Ω
4.有一个小灯泡标有“6V,0.6W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用:
A.电压表（0～5V,内阻10kΩ）;B.电压表（0～10V,内阻20kΩ）;
C.电流表（0～0.3A,内阻1Ω）;D.电流表（0～0.6A,内阻0.4Ω）;
E.滑动变阻器（30Ω,2A）;F.学生电源（直流9V）,还有开关、导线.
（1）实验中选用电压表应选,电流表应选（用序号字母表示）.
（2）为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.
答案（1）BC
（2）见右图
5.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:
（1）分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的（填“甲”或“乙”）.
（2）在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）.
（3）如右图所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为A.
答案（1）甲（2）见右图变大
（3）0.125
6.某同学用图所示电路,测绘标有“3.8V,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R
随电压U变化的图象.
（1）除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:
电流表:
A1（量程100mA,内阻约2Ω）;A2（量程0.6A,内阻约0.3Ω）.
电压表:
V1（量程5V,内阻约5kΩ）;V2（量程15V,内阻约15kΩ）.
滑动变阻器:
R1（阻值范围0～10Ω）;R2（阻值范围0～2kΩ）.
电源:
E1（电动势为1.5V,内阻约为0.2Ω）;E2（电动势为4V,内阻约为0.04Ω）.
为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表,电压表,滑动变阻器,电源.（填器材的符号）
（2）根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为Ω;当所加电压为3.00V时,灯丝电阻为Ω,灯泡实际消耗的电功率为W.
（3）根据R—U图象,可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的（）?
答案（1）A2V1R1E2（2）1.511.50.78（3）A
高三物理《测绘小灯泡的伏安特性曲线》考后题型解析
高三物理《测绘小灯泡的伏安特性曲线》考后题型解析
1．实验原理
(1)测多组小灯泡的U、I的值，并绘出IU图象；
(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．
2．实验器材
小灯泡“3.8V0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．
3．实验步骤
(1)画出电路图(如实验原理图1)．
图1
(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图2所示的电路．
图2
(3)测量与记录
移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．
(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在坐标纸上描出各组数据所对应的点．
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．
4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0.6A.
②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．
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电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．
⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．
5．注意事项
(1)电路的连接方式：
①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8V，0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．
②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化．
(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．
(3)IU图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．
1．电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝＝Rx＋RA＞Rx测量值大于真实值R测＝＝＜Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx
2．电流表内接法与外接法的选择
(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．
(2)临界值计算法
Rx＜时，用电流表外接法；
Rx＞时，用电流表内接法．
(3)实验试探法：按图3接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
图3
3．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图负载R上电压的调节范围≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围≤I≤0≤I≤4滑动变阻器两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．
5．常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．
(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．
(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.
(3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.
.
1．[实验原理与电路设计]金属材料的电阻值会随温度的升高而变大，那么这种金属材料的IU图线应是()
C[在伏安特性曲线中，图线的斜率的倒数表示电阻．金属材料随着温度的升高、电阻变大，随着U的增大，图线的斜率变小，故选项C正确．]
2．[数据处理与实物连线](20xx·浙江4月学考)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5V、电流为0.3A.
甲乙
图4
(1)部分连线的实物如图4甲所示，请完成实物连接图；
(2)某次实验中，当电流表的示数为0.18A，电压表的指针如图乙所示，则电压为________V，此时小灯泡的功率是________W；
(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的________(填字母)．
ABCD
【解析】(1)本实验小灯泡电阻较小，采用电流表外接法，因为要描绘伏安特性曲线，电压要从零开始调节，所以变阻器采用分压式接法．(2)电压表读数为1.49V，由P＝UI得，功率为0.27W.(3)随着电压和电流的增大，小灯泡功率增大，温度升高，电阻值也增大，故图线如C所示．
【答案】(1)如图所示
(2)1.48～1.50均可0.27
(3)C
20xx高考物理复习实验09描绘小电珠的伏安特性曲线学案新人教版
实验9描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的
1．描绘小电珠的伏安特性曲线．
2．分析伏安特性曲线的变化规律．
二、实验原理
1．测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象．
2．由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．
三、实验器材
学生电源(4～6V直流)或电池组、小电珠(3.8V,0.3A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干．
四、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，按实验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12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.
U(V)00.20.40.60.81.01.2
I(A)
U(V)1.62.02.42.83.23.64.0
I(A)
4.拆除电路，整理仪器．
(20xx银川月考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)．实验时用到的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0～10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干.
I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50
U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00
(1)在虚线框中画出实验电路图．要求尽量减少实验误差．
(2)在方格图中画出小灯泡的UI曲线．
解析：(1)要研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，因为小灯泡的电阻和电流表的内阻相接近，所以采用电流表的外接法，如图所示．
(2)将测得的数据在图象上用描点法描出来，然后用平滑的曲线连接．
答案：(1)图见解析(2)图见解析
一、数据处理
1．在坐标纸上以U为横轴，以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接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．
二、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．
三、注意事项
1．电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．
2．滑动变阻器应采用分压式连接
本实验要作出UI图象，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．保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．
(20xx全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表○V(量程3V，内阻3kΩ)；电流表○A(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W.(结果均保留两位小数)
解析：(1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示．
(2)IU图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律R＝ρLS，得灯丝的电阻率增大．
(3)当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值．
当R＝9Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示．此时小灯泡功率有最小值．
取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：
U1＝3.66V，I1＝0.319A，
小灯泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17W.
取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：
U2＝1.77V，I2＝0.222A，
小灯泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39W.
答案：(1)实验电路原理如图所示．
(2)增大增大(3)0.391.17
以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点．
1．以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系．
2．实验对象的变迁
3．数据处理方式的改进
采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理．
(20xx广东卷)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等．
(1)使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为________Ω.据此应选择图中的________(填“b”或“c”)电路进行实验．
(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，依次记录电流及相应的电压，将元件X换成元件Y，重复实验．
(3)图(c)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件．
(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(d)所示．闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，可得E＝________V，r＝________Ω.(结果均保留两位有效数字，电压表为理想电压表)．
解析：(1)因倍率为“×1”，故指针所指的数字即为读数，为10Ω；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择b.
(2)滑动变阻器的滑片P向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大．
(3)由图(a)知，元件X的电流与电压成正比，故为线性元件；而元件Y的电流与电压不成正比，故Y是非线性元件．
(4)由图可知，线性元件的电阻为RX＝3.00.3Ω＝10Ω，若S1、S2都闭合，则电阻R被短路，电路中的电流I＝URX＝310A＝0.3A，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋Ir，断开S2后，电流I′＝U′RX＝110A＝0.1A，故E＝U′＋I′(R＋r)，两式联立并代入数据得：E＝3.2V，r＝0.50Ω.
答案：(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.50
高考物理第一轮描绘小电珠的伏安特性曲线专项复习
一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性，教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助教师缓解教学的压力，提高教学质量。那么，你知道教案要怎么写呢？以下是小编为大家收集的“高考物理第一轮描绘小电珠的伏安特性曲线专项复习”欢迎您阅读和收藏，并分享给身边的朋友！
第六课时：描绘小电珠的伏安特性曲线
【实验目的】
通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．
【实验原理】
在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，也就是U-I曲线是条过原点的直线。但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I曲线就可能不是直线。如图3-1所示，根据分压电路的分压作用，当滑片C由A端向B端逐渐移动时，流过小电珠（“3.8V、0.3A”或“4V、0.7A”）的电流和小电珠两端的电压，由零开始逐渐变化，分别由电流表、电压表示出其值大小，将各组I、U值描绘到U--I坐标上，用平滑的曲线连接各点，即得到小灯泡的伏安特性曲线。金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而测得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内阻值的变化，从而了解它的导电特性。
【步骤规范】
实验步骤操作规范
一.连接实验电路
1．对电流表、电压表进行机械调零
2．布列实验器材，接图3-1连接实验电路，电流表量程0.6A，电压表量程3V1．若表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，使其正对。
2．电键接入电路前，处于断开位置；闭合电键前，滑动变阻器的电阻置于阻值最大；电线连接无“丁”字形接线。
二．读取I、U数据
1．将滑动变阻器的滑片C向另一端滑动，
读取一组电流表和电压表的读数
2．逐渐移动滑动变阻器的阻值，在“0~3.8V”或“0~4V”范围内记录12组电压值U和相应的电流值I
1．使电路中灯泡两端电压从0开始逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，并将数据记录在表中。调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压
2．电流表和电压表读数要有估读（一般可估读到最小分度的
三．描绘图线
将12组U、I值，描绘到I—U坐标上，画出I—U曲线
在坐标纸上建立一个直角坐标系，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；要用平滑曲线将各数据点连接起来。
四．拆除电路，仪器复原
【注意事项】
1．本实验中，因被测小灯泡灯丝电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．
2．因本实验要作I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法．
3．电键闭合前变阻器滑片位置
4．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，并将数据（要求两位有效数字）记录在表中．调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压．U-I图线在U＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右测绘点要密，否则将出现很大误差.
5．在坐标纸上建立一个直角坐标系，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；要用平滑曲线将各数据点连接起来．
【典型例题】
1.电压表、电流表的使用
例1：如图所示，电流表的示数是A，电压表的示数是V
2.伏安法测电阻的两种电路
1.2.1两种电路的误差分析
○1无论实验目的是什么（做伏安特性曲线、测电阻、测电功率），只要同时测电路元件的电流I和电压U，I和U两个物理量中就只有一个是真实值。
○2用伏安法测电流和电压的电路有两种，如图4AB，其中A是电流表的内接，B是电流表的外接。
○3在图A中是表的作用引起误差。其中表的读数是真实值，
表的读数不是真实值。用此方法测电阻，R测R真（＞，＜，＝），RxRA时采用此接法误差较小。此电路适用于测电阻。
○4在B图中是表的作用引起误差。其中表的读数是真实值，
表的数不是真实值。用此方法测电阻，R测R真（＞＜＝），RxRV时采用此接法误差较小。此电路适用于测电阻。
1.2.2选择电路的两类方法
①直接比较法：
②测试判断法：
3、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图2电路称为限流接法，图3电路称为分压接法.
例2．如图所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200欧，定值电阻的阻值R2=300欧，A、B两端的电压恒定，且UAB=8V。当开关S断开时，移动滑片P，R2两端的电压变化范围是，当开关S闭合时，移动滑片P，R2两端的电压变化范围是
4.三种元件的伏安特性曲线对比
（1）金属导体的伏安特性曲线
金属导体满足欧姆定律：，所以用纵坐标表示电压或电流，横坐标表示电流或电压，作出的图线为过原点的直线，其斜率或斜率的倒数表示电阻。故根据金属导体伏安特性曲线可以计算电阻。
【例题3】如图为甲、乙两金属电阻的伏安特性曲线,某同学是这样计算它们的阻值的：==，你认为他的解法对吗？如果不对，它们的阻值应为多少？
（2）小灯泡的伏安特性曲线
灯泡是利用电流的热效应工作的，随着加在灯泡上的电压增大，灯泡中的电流随之增大，发热功率增大，发热功率大于散热功率时，灯丝因温度升高而电阻增大，在坐标系中图线的点的切线斜率增大，所以小灯泡的伏安特性曲线是非线性的。小灯泡伏安特性曲线如图所示。
【例题4】某小灯泡的伏安特性曲线如右图所示，试求灯丝电阻在A、B两点间因温度的影响改变了多少？
（3）二极管的伏安特性曲线
对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过(多数载流子导电)，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时(锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右)，电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。二极管（锗管）伏安特性示意图如右上图所示。
【例题5】某同学对黑箱(见图1)中一个电学元件的伏安特性进行研究。通过正确测量，他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律:①当-15VUab0V时，I近似为零。②当Uab≥0时，Uab和I的实验数据见下表：
编号1234567
Uab/×10-3V0245480650705725745
I/×10-2mA0152560170425750
（1）在图2中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线。
（2）根据上述实验事实，该元件具有的特性是__________。
