物理同步人教版選修31學(xué)案：第二章 實(shí)驗(yàn)：測繪小燈泡的伏安特性曲線 Word版含解析

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1、實(shí)驗(yàn)：測繪小燈泡的伏安特性曲線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測繪小燈泡的伏安特性曲線。2分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理歐姆定律。三、實(shí)驗(yàn)電路1電流表的內(nèi)、外接：由于小燈泡的電阻較小，為減小誤差，采用電流表外接法。2滑動(dòng)變阻器的接法：小燈泡兩端的電壓需要從0開始，滑動(dòng)變阻器要采用分壓式連接，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。四、實(shí)驗(yàn)器材小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源(或電池組)、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆等。五、實(shí)驗(yàn)步驟1確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，按如圖所示的電路原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。 2把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到a端，電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S。3改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相

2、應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。4拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。六、數(shù)據(jù)處理1在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)所取分度應(yīng)參考測量數(shù)據(jù)，比例適當(dāng)，盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。2連線一定要用平滑的曲線，不能畫成折線。3根據(jù)圖像計(jì)算電阻時(shí)，應(yīng)用R來計(jì)算。七、誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來系統(tǒng)誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大。2測量時(shí)，讀數(shù)帶來偶然誤差。3在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖也會(huì)帶來偶然誤差。八、注意事項(xiàng)1開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到使燈泡兩端電壓為零的位置。2在增大電壓的過程中，要確保不超過小燈泡的額定電壓。3在選擇電表的量

3、程時(shí)，掌握以下原則：在測量值不超過電表量程的前提下，指針盡量偏轉(zhuǎn)至量程左右。4測繪IU(UI)圖線時(shí)要注意三點(diǎn)：一是標(biāo)度選取合理。即作出的圖像既可以把表中所給出的所有點(diǎn)都標(biāo)注上，同時(shí)又要使圖像分布在中央位置上；二是用“”或“”標(biāo)注點(diǎn)；三是用平滑曲線擬合連接各點(diǎn)，誤差較大的點(diǎn)可以舍棄。例1在描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中選擇“3 V0.5 A”的小燈泡作為研究對(duì)象，現(xiàn)備有以下器材：A電流表A1(量程00.6 A，內(nèi)阻1 )B電流表A2(量程03 A，內(nèi)阻1 )C電壓表V1(量程015 V，內(nèi)阻約10 k)D電壓表V2(03 V，內(nèi)阻約2 k)E滑動(dòng)變阻器R1(阻值0100 )F滑動(dòng)變阻器R2(阻

4、值010 )G電源E6 VH開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)在本實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_；(填入器材序號(hào))(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用_(填“分壓”或“限流”)式接法，電流表應(yīng)采用_(填“內(nèi)”“外”)接法；(3)設(shè)實(shí)驗(yàn)中，電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示，圖示中I_ A，U_ V。解析(1)“3 V0.5 A”的小燈泡，則電流表應(yīng)選用A(量程00.6 A，內(nèi)阻1 )，電壓表應(yīng)選用D(03 V，內(nèi)阻約2 k)；描繪小燈泡伏安特性曲線，滑動(dòng)變阻器選用F(阻值010 )。(2)描繪小燈泡伏安特性曲線，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；小燈泡正常工作時(shí)的電阻RL6 ，比電壓表電阻小的多，則

5、電流表應(yīng)采用外接法。(3)根據(jù)題圖中電流表、電壓表的示數(shù)可知I 0.48 A，U2.20 V。答案(1)ADF(2)分壓外(3)0.482.20例2小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)探究這一現(xiàn)象，所提供的器材有：A電流表A1：量程00.6 A，內(nèi)阻約0.125 B電流表A2：量程03 A，內(nèi)阻約0.025 C電壓表V1：量程03 V，內(nèi)阻約3 kD電壓表V2：量程015 V，內(nèi)阻約15 kE滑動(dòng)變阻器R1：總阻值約10 F滑動(dòng)變阻器R2：總阻值約200 G電池E：電動(dòng)勢(shì)3.0 V，內(nèi)阻很小H導(dǎo)線若干，開關(guān)S該同學(xué)選擇儀器，設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：I/A00.1

6、20.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)請(qǐng)你推測該同學(xué)選擇的器材是：電流表為_，電壓表為_，滑動(dòng)變阻器為_(以上均填寫器材前序號(hào))。(2)請(qǐng)你推測該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖并畫在下面的虛線框中。解析(1)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道，電流最大測量值為0.50 A，則電流表應(yīng)選A；電壓最大測量值為2.00 V，電壓表應(yīng)選C；為方便實(shí)驗(yàn)操作滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇E。(2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道，電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡最大阻值約為R 4.0 ，電流表內(nèi)阻約為

7、0.125 ，電壓表內(nèi)阻約為3 k，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)選擇外接法；電路圖如圖所示。答案(1)ACE(2)電路圖見解析1多選在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，已備有以下器材：小燈泡、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干，還必需的器材有()A電壓表B電流表C滑動(dòng)變阻器D多用電表解析：選ABC實(shí)驗(yàn)中要測量電壓和電流，必需電壓表和電流表，描繪圖線必須測出多組U、I值，因此要用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)小燈泡的電流和電壓，A、B、C正確。2做“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)電路圖已經(jīng)畫出了一部分，如圖所示，但尚未完整，請(qǐng)將該電路完整地連接好；(2)按你連接的電路，S閉合后，要使小燈泡的亮度增加

8、，變阻器的滑片P應(yīng)向_(選填“A”或“B”)端移動(dòng)。解析：(1)采用滑動(dòng)變阻器分壓式連接，電路圖如圖所示：(2)要使小燈泡的亮度增加，變阻器的滑片P應(yīng)向B端移動(dòng)。答案：(1)見解析(2)B3以下是“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的操作步驟：A閉合開關(guān)，記下電流表、電壓表的一組示數(shù)(I，U)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，每移動(dòng)一次記下一組(I，U)值，共測出12組數(shù)據(jù)；B將電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路。電流表外接，滑動(dòng)變阻器采用分壓式，如圖所示；C調(diào)節(jié)觸頭位置，使閉合開關(guān)前觸頭處于滑動(dòng)變阻器的左端；D按所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線段連接起來，得出小燈泡的伏

9、安特性曲線。(1)以上各步驟中存在錯(cuò)誤或不妥之處的是_，應(yīng)如何改正：_。(2)將各步驟糾正后，按實(shí)驗(yàn)先后順序排列：_。解析：錯(cuò)誤或不妥的步驟是ACD。A步驟：測量不同電壓下的電流值I時(shí)，應(yīng)先預(yù)設(shè)各組數(shù)據(jù)中的電壓U或電流I的值，而不是隨意測，隨意測時(shí)會(huì)使描點(diǎn)疏密不均勻，畫圖線時(shí)出現(xiàn)較大誤差，甚至無法畫出IU圖線。C步驟：閉合開關(guān)前應(yīng)使小燈泡兩端電壓為零，即觸頭應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器最右端。D步驟：應(yīng)將各點(diǎn)用平滑的曲線連接。答案：(1)見解析(2)BCAD4要測繪一個(gè)標(biāo)有“3 V0.6 W”的小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作。已選用的器材有：電池組E(電動(dòng)勢(shì)為4.

10、5 V，內(nèi)阻約1 )電流表A(量程為0250 mA，內(nèi)阻約5 )電壓表V(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k)開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的_(填字母代號(hào))。A滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20 ，額定電流1 A)B滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值1 750 ，額定電流0.3 A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖_(填字母代號(hào))。解析：描繪小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從零開始，需選用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)選較小的，故選A。由于燈泡電阻較小，正常工作時(shí)R15 ，電流表選用外接法誤差較小，故電路圖選B。答案：(1)A(2)B5某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一只小燈泡L(2.5 V0.5

11、 A)的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：電源E(3.0 V，內(nèi)阻約0.5 )電壓表V1(03 V，內(nèi)阻約3 k)電壓表V2(015 V，內(nèi)阻約15 k)電流表A1(00.6 A，內(nèi)阻約0.125 )電流表A2(03 A，內(nèi)阻約0.025 )滑動(dòng)變阻器R1(05 )滑動(dòng)變阻器R2(01 750 )(1)電壓表應(yīng)選擇_，電流表應(yīng)選擇_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_。(2)實(shí)驗(yàn)過程中要求小燈泡兩端電壓從零開始調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇下圖中哪一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)_。解析：(1)燈泡的額定電壓為2.5 V，額定電流是0.5 A，所以電壓表應(yīng)選擇V1，電流表應(yīng)選擇A1，因本實(shí)驗(yàn)必須采用分壓接法，故滑動(dòng)變

12、阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1。(2)描繪燈泡伏安特性曲線，電壓、電流要從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，燈泡的電阻約為R 5 ，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表采用外接法誤差較小，選圖A所示實(shí)驗(yàn)電路。答案：(1)V1A1R1(2)A6表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡UI關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)分析表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是圖中的_(選填“甲”或“乙”)。(2)請(qǐng)?jiān)趫D丙所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的UI圖線；分析圖線可知小燈泡的電阻隨I變大而_(選填“變大”“變小”或“不變”)。解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，電壓、電流從零開始測量，因此需要滑動(dòng)變阻器分壓接法，故該實(shí)驗(yàn)選擇分壓接法。故應(yīng)選擇甲電路。(2)根據(jù)表格所給數(shù)據(jù)，畫出小燈泡的UI曲線如圖所示；由小燈泡的UI圖線可知，圖像的斜率變大，故說明當(dāng)電流增大時(shí)，燈泡的電阻增大。答案：(1)甲(2)見解析圖變大