实验7 描绘小灯泡的伏安特性曲线
A级 基础训练
1．在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：灯泡L、量程恰当的电流表
和电压表
、直流电源E、滑动变阻器R、电键S等，要求灯泡两端电压从零开始变化．【导学号：96622132】
(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)．
(2)某同学已连接如图实-7-8所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处，并说明如何改正．
A．_____________________________________________________________；
B．______________________________________________________________.
图实-7-8
【解析】 (1)因为灯泡两端的电压要从零开始调节，故滑动变阻器只能采用分压接法．
(2)在电路接好并检查是否正确连线之前，电键应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接为分压电路时，滑动变阻器的有效电阻应从最大值开始调节，故滑片应先处于b端．
【
答案
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】 (1)分压 (2)电键S闭合，应处于断开状态 滑动变阻器滑动触头位置不当，应将其置于b端
2．(2015·浙江高考)图实-7-9甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．
图实-7-9
(1)根据图甲画出实验电路图；
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：①________、②________、③________、④________.两组数据得到的电阻分别为________和________．
【解析】 (1)实验电路图如图所示．
(2)电流表量程为0.6 A，每一小格代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位．读数分别为：①0.10 A、②0.24 A、③2.00 V、④0.27 V．应用R＝
求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.27 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 Ω和8.3 Ω.
【答案】 (1)图见解析
(2)①0.10 A ②0.24 A ③2.00 V
④0.27 V
2．7(±0.1)Ω 8.3(±0.1)Ω[如填为8.3(±0.1)Ω2.7(±0.1)Ω也行]
3．(2016·天津高考)某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”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开关、导线外，还有：电压表
(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)
电压表
(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)
电流表
(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)
电流表
(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)
滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)
定值电阻R3(阻值等于1 Ω)
定值电阻R4(阻值等于10 Ω)
定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)
电源E(E＝6 V，内阻不计)
(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】 描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，
、
量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用
、
测量灯泡的电压、电流时，读数不够精确．题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线．
(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1.与电流表
并联的电阻：由于
的内阻为10 Ω，若选R4为并联电阻，则量程为0～0.4 A，若并联阻值过小，电流表读数偏小，读数欠精确．与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表
的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为0～4 V.
(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则I-U图线的斜率应越来越小，图B正确．
【答案】 (1)见解析 (2)B
B级 能力提升
4．2014年10月7日瑞典皇家科学院宣布：2014年诺贝尔物理学奖授予发明了蓝色发光二极管(LED)的日本科学家，以表彰他们为提高人类生活品质所做的卓越贡献．如图实-7-10为一个蓝色发光二极管(LED)的示意图，杭州少年科学院的“少年科学家”们对它的电学特性进行系列研究．
图实-7-10
(1)因蓝色发光二极管(LED)未标明极性，“少年科学家”们利用多用电表的________(填“欧姆挡”“电压挡”或“电流挡”)探测二极管的极性．请你写出正确的判断
方法
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_________________________________________________________________
________________________________________________________________.
(2)为探究蓝色发光二极管(LED)的伏安特性、测绘它的伏安特性曲线，“少年科学家”们得到科学探究实验室老师的帮助，通过实验，测得发光二极管两端电压U和通过它的电流I的数据如下表：
U/V
0
1.50
1.80
1.90
2.00
2.08
2.19
2.33
I/mA
0
0
0.01
0.02
0.04
0.06
0.09
0.20
U/V
2.43
2.51
2.56
2.62
2.70
2.82
2.87
I/mA
0.50
0.80
1.00
3.00
5.00
9.00
11.01
①请在图实-7-11中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整．
图实-7-11
②请你根据“少年科学家”实验时收集到的数据，在图实-7-12所示的坐标纸中画出该蓝色发光二极管(LED)的伏安特性曲线(I-U图线)．
图实-7-12
(3)若将该蓝色发光二极管(LED)与一个电池组(电动势为E＝3 V、内阻不计)、阻值R＝150 Ω的电阻相串联，则该蓝色发光二极管(LED)的发光功率约为________W．(结果保留2位有效数字)
【解析】 (1)由于二极管的单向导电性，可运用多用电表的欧姆挡测试正向、反向电阻，确定二极管的极性．多用电表(欧姆表)的黑、红表笔分别接表内电源的正、负极．将调零后的多用电表的红、黑表笔分别接二极管的a、b端，若测得电阻几乎为零，则b为正极，若测得电阻较大，则a为正极；(2)由于需要二极管两端电压从零开始增加，滑动变阻器应采用分压式接法，电路连接如图甲所示．由表中数据作出二极管的伏安特性曲线如图乙所示．将与二极管串联的电阻R视为电池组的内阻，在二极管的伏安特性曲线坐标系中再作出闭合电路的I-U图象(电源的伏安特性曲线)，两图象的交点坐标(2.7 V,2.3×10－3 A)，为二极管两端的电压U和通过的电流I，则二极管的功率约为P＝UI＝0.006 2 W.
甲
乙
【答案】 (1)欧姆挡 将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表的指针偏转角较小，而红、黑表笔反接时指针偏转角较大，说明a端是该发光二极管正极；反之，则b端是该发光二极管正极
(2)①连线见解析图甲
②I-U图线见解析图乙
(3)0.006 2～0.007 3
5．为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.【导学号：96622133】
(1)准备使用的实物电路如图实-7-13所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置．(用笔画线代替导线)
图实-7-13
(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．
(3)测量结束后，应先断开开关，拆除________两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．
(4)小明处理数据后将P-U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图实-7-14所示．请指出图象中不恰当的地方：_______________________________.
图实-7-14
【解析】 (1)连线如图所示．
(2)小灯泡电阻大约为5 Ω，当滑动变阻器阻值最大时，小灯泡与滑动变阻器的并联电阻值约为3.3 Ω，则12 V－3 V＝
×R1，解得R1＝9.9 Ω，所以R1应取10 Ω的定值电阻．
(3)实验结束，断开开关，拆除电池两端导线，以防电源短路．
(4)在坐标纸上描出的点并不是在一条直线上，图线应为曲线；横坐标的标度值取得太大，应适当减小．
【答案】 (1)见解析图 (2)10 (3)电池 (4)图线不应画为直线；横坐标的标度不恰当
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