第八章 实验九　描绘小灯泡的伏安特性曲线-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

实验九　描绘小灯泡的伏安特性曲线 授课提示：对应学生用书第231页 授课提示：对应学生用书第231页 热点一　教材原型实验 　实验原理与操作 1.电流表外接法 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.滑动变阻器应采用分压式连接 本实验要作出IU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式接法。 3.保护元件安全 为保护元件不被烧毁，开关闭合前，变阻器滑片应位于使小灯泡两端电压为零的位置。加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。 　(2021·河北卷)某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡(6.3 V，0.15 A)、直流电源(9 V)、滑动变阻器、量程合适的电压表和电流表、开关和导线若干。设计的电路如图1所示。 　 (1)按照图1，完成图2中的实物连线。 (2)按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________(单项选择，填正确答案标号)。 A．电流表短路 B．滑动变阻器的滑片接触不良 C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端 (3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到IU图象，其中一部分如图3所示。根据图象计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________Ω (保留三位有效数字)。 [解析]　(1)根据电路图连接实物图如图所示。 (2)小灯泡闪亮一下后熄灭，灯丝被烧断，说明通过小灯泡的电流过大，电流表的内阻很小，故电流表短路不会使通过小灯泡的电流过大，A错误；滑动变阻器的滑片接触不良不会使通过小灯泡的电流过大，B错误；滑动变阻器滑片的初始位置在b端时，小灯泡两端的电压过大，通过小灯泡的电流过大，C正确。 (3)由题图3可知，P点对应的电压U＝2 V，I＝74 mA，则P点对应的小灯泡的电阻R＝＝≈27.0 Ω。 [答案]　(1)图见解析　(2)C　(3)27.0 　数据处理与误差分析 1.数据处理 (1)在坐标轴上以电压U为横轴，电流I为纵轴建立坐标系。 (2)在坐标轴上标出数据点，并用平滑曲线连接得到小灯泡的伏安特性曲线。电阻的定义式是R＝，而不是R＝，故求电压为U0时的电阻R0，有R0≠，R0＝，即电阻等于某点到原点连线的斜率的倒数，而不是该点切线的斜率的倒数。 2.误差分析 (1)电压表内阻不是无穷大，电流表实际测量的是通过电压表的电流与通过小灯泡的电流之和。 (2)在坐标纸上描点，作图带来误差。 　某学习小组通过实验探究一个电器元件(额定电压为2.5 V，额定电流为0.4 A)的伏安特性曲线。现实验室备有下列器材： A．灵敏电流计G(量程Ig＝3 mA，内阻Rg＝100 Ω)； B．电流表A(量程为500 mA，内阻约为1 Ω)； C．滑动变阻器R1(阻值范围为0～10 Ω)； D．滑动变阻器R2(阻值范围为0～100 Ω)； E．电阻箱R0(阻值范围为0～9 999 Ω)； F．电源E(电动势为4 V，内阻不计)； G．开关S及导线若干。 (1)在描绘该电学元件的伏安特性曲线时，要将灵敏电流计G改装成量程为3 V的电压表来满足测量要求，则电阻箱接入电路的阻值R0＝________Ω。 (2)为了方便调节且使测量的准确度较高，请将图甲中的实物电路图补充完整。其中滑动变阻器应选择________(选填“R1”或“R2”)。 (3)作出的IU图象如图乙所示，当流过该元件的电流为0.34 A时，该元件的电阻为__________Ω，功率为__________W。(结果均保留两位有效数字) [解析]　(1)根据电表改装原理，电流表改装成电压表需要串联一个电阻，因此R0＝＝900 Ω。 (2)为了测量的准确度较高，滑动变阻器应选用阻值较小的R1，采用分压式接法，由于＜，因此电流表采用外接法，电路图如图所示。 (3)当电流为0.34 A时，该元件两端的电压为1.30 V，则该元件的电阻R＝ Ω≈3.8 Ω，功率P＝1.30×0.34 W≈0.44 W。 [答案]　(1)900　(2)图见解析　R1　(3)3.8　0.44 热点二　实验拓展与创新 创新角度 实验装置图 创新解读 实验原理的创新 (2021·全国甲卷，23) 将小量程电压表改装为大量程电压表 实验目的的创新 (2021·广东卷，12) (1)研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。 (2)利用等效法测热敏电阻阻值 　实验原理的创新 　(2021·全国甲卷) 图(a) 某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV，内阻300 Ω)、电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω