高考物理一輪復習 第7章 恒定電流 實驗8 描繪小電珠的伏安特性曲線課件.ppt

實驗八 描繪小電珠的伏安特性曲線,注意事項 1.電流表外接法：本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。 2.滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實驗要作出IU圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。 3.保護元件安全：為保護元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。,誤差分析 1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值。 2.測量時讀數(shù)帶來誤差。 3.在坐標紙上描點、作圖帶來誤差。,熱點一 實驗原理的理解和電路的連接 【例1】 有一個小電珠上標有“4 V，2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個電珠的IU圖線，現(xiàn)有下列器材供選用： A.電壓表(05 V，內(nèi)阻10 k) B.電壓表(015 V，內(nèi)阻20 k) C.電流表(03 A，內(nèi)阻0.4 ) D.電流表(00.6 A，內(nèi)阻1.0 ) E.滑動變阻器(10 ，2 A) F.滑動變阻器(500 ，1 A) G.學生電源(直流6 V)、開關(guān)、導線若干,(1)實驗時，選用圖甲而不選用圖乙的電路圖來完成實驗，請說明理由：_ _。,圖1 (2)實驗中所用電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_。(用序號字母表示),(3)把圖2中所示的實驗器材按圖1用筆畫線代替導線連接成實物電路圖。,圖2,(3)按圖1連接實物電路，如圖所示。,答案 (1)描繪電珠的IU圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù) (2)A D E (3)見解析圖,【變式訓練】 1.(2016·江西上饒中學一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除標有“6 V、1.5 W”的小燈泡、導線和開關(guān)外，還有： A.直流電源6 V(內(nèi)阻不計) B.直流電流表03 A(內(nèi)阻0.1 以下) C.直流電流表0300 mA(內(nèi)阻約為5 ) D.直流電壓表015 V(內(nèi)阻約為15 k) E.滑動變阻器“10 2 A” F.滑動變阻器“1 k 0.5 A” 實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測幾次。,圖3 (1)實驗中電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_。(均用序號表示) (2)試按要求在虛線方框3甲中畫出電路圖。 (3)根據(jù)電路圖將圖乙中所示器材連成實驗電路。,解析 (1)小燈泡的額定電流為0.25 A，估算其電阻為24 ，故為精確測量，電流表選C；為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選E。 (2)小燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，滑動變阻器電阻相對燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器選用分壓式接法。 (3)實物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動變阻器下面兩個接線柱直接連在電源和開關(guān)兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動變阻器的上接線柱上，另一端接在開關(guān)離電源遠的那個接線柱上，最后連接電壓表。(要注意電流進出電表必須正進負出),答案 (1)C E (2)如圖所示,(3)如圖所示,熱點二 實驗數(shù)據(jù)處理與分析 【例2】 2015·福建理綜，19(2)某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖4甲所示，現(xiàn)已完成部分導線的連接。 實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接；,圖4,某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為_A； 該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將_只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為_W(保留兩位小數(shù))。,答案 連線如圖 0.44 4 2.25,【變式訓練】 2.小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大。某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗來描繪小燈泡的伏安特性曲線。實驗可供選擇的器材有： A.小燈泡(2.5 V，1.2 W) B.電流表(量程00.6 A，內(nèi)阻r1 ) C.電壓表(量程03 V，內(nèi)阻未知) D.滑動變阻器R2(05 ，額定電流1 A) E.電源(E3 V，內(nèi)阻不計) F.定值電阻R0(阻值6 ) G.開關(guān)一個和導線若干,(1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，且能盡量減小系統(tǒng)誤差，在虛線框內(nèi)畫出完整的實驗電路圖。,圖5 (2)按照正確的電路圖，該同學測得實驗數(shù)據(jù)如下：I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實際電壓。請通過計算補全表格中的空格，然后在如圖5坐標紙中畫出小燈泡的伏安特性曲線。,解析 (1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，故采用滑動變阻器的分壓式接法；本題電流表的內(nèi)阻已知為1 ，其內(nèi)壓降可算出，為了盡量減小系統(tǒng)誤差，故采用電流表內(nèi)接法。實驗電路如圖甲所示。,甲,(2)小燈泡兩端的電壓等于電壓表的讀數(shù)減去電流表兩端的電壓。因為電流表內(nèi)阻為1 ，故電流表兩端的電壓值與電流表的讀數(shù)相等。,小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。,乙 答案 見解析,熱點三 實驗的拓展與創(chuàng)新 以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點。 1.以實驗原理及實驗方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。 2.實驗對象的變遷,3.數(shù)據(jù)處理方式的改進 采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。,【例3】 2015·廣東理綜，34(2)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 k)、電流表(內(nèi)阻約為1 )、定值電阻等。,圖6,使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“×1”歐姆擋測量，示數(shù)如圖6(a)所示，讀數(shù)為_。據(jù)此應(yīng)選擇圖6中的 _(填“b”或“c”)電路進行實驗。 連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸_(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復實驗。,圖7,圖7(a)是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的UI圖線，由圖可判斷元件_(填“X”或“Y”)是非線性元件。 該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R21 的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r，電路如圖7(b)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V，利用圖7(a)可算得E_V，r_(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。,解析 歐姆表的讀數(shù)R示數(shù)×倍率，得R10 ；根據(jù)實驗電路產(chǎn)生誤差的原因知應(yīng)選用電流表外接，故選擇“b”電路進行實驗。 滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，R左增大，待測電阻兩端的電壓增大，所以電流表的示數(shù)增大。 根據(jù)伏安特性曲線知，X為線性元件，Y為非線性元件，且RX10 。 由閉合電路歐姆定律：,答案 10 b 增大 Y 3.2 0.50,【變式訓練】 3.2013年12月14日晚上9點14分左右嫦娥三號月球探測器平穩(wěn)降落在月球虹灣，并在4分鐘后展開太陽能電池帆板。這是中國航天器第一次在地外天體成功軟著陸，中國成為繼美國、前蘇聯(lián)之后第三個實現(xiàn)月面軟著陸的國家。太陽能電池在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組用測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池在沒有光照時(沒有儲存電能)的IU特性。所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)S及導線若干。,(1)為了達到上述目的，應(yīng)選用圖8中的哪個電路圖：_(填“甲”或“乙”)。,圖8 (2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖9所示的IU圖象。由圖可知，當電壓小于2.0 V時，太陽能電池的電阻_(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.8 V時，太陽能電池的電阻約為_。(保留兩位有效數(shù)字),圖9 答案 (1)甲 (2)很大 1.0×103,1.在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗時，所用器材有：電動勢為6 V的電源，額定電壓為2.5 V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)和導線，要求能測出盡可能多的數(shù)據(jù)，圖10甲所示是沒有連接完的實物電路。(已連接好的導線有a、b、c、d、e、f六根),圖10,(1)請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整。 (2)連好電路，閉合開關(guān)，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，若要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向_(填“左”或“右”)端滑動。 (3)通過移動滑片P，分別記下了多組對應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的UI圖線，根據(jù)UI圖線提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率為_W。 (4)小燈泡的UI圖線是曲線而不是過原點的直線，原因是_。,解析 (1)小燈泡的電阻很小，因此采用電流表外接法；實驗時，要求小燈泡兩端電壓從0逐漸增大到額定電壓，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法。實物電路如答案圖所示。 (2)將滑片P向右端滑動，可以增大燈泡兩端的電壓。 (3)根據(jù)UI圖象可知，U2.5 V時，I0.2 A，所以小燈泡的額定功率為PUI0.5 W。 (4)UI圖線上各點與原點連線的斜率表示燈絲的電阻，圖線是曲線而不是過原點的直線，這是因為燈絲的電阻會隨溫度的升高而增大。,答案 (1)如圖所示 (2)右 (3)0.5 (4)燈絲的電阻會隨溫度的升高而增大,2.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中。 (1)某同學通過實驗得到了8組數(shù)據(jù)，且已經(jīng)描在了圖11所示的IU坐標系中，請在圖11中畫出小燈泡的伏安特性曲線。 (2)請在圖12中選出該實驗正確的實驗電路圖：_(選填“甲”或“乙”)。,圖11 圖12,(3)根據(jù)所選電路圖，請在圖13中用筆畫線代替導線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路。,圖13 (4)由伏安特性曲線知，該小燈泡的電阻隨電壓的升高而_(選填“增大”、“減小”或“不變”)。,(5)根據(jù)伏安特性曲線，可判斷出圖中正確的關(guān)系圖象是_(圖中P為小燈泡的功率，I為通過小燈泡的電流)。,解析 (1)如圖a所示。 (2)觀察小燈泡的IU圖象，可以看出實驗是從電壓為零時開始描點，說明電壓從零開始調(diào)節(jié)，所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，因此甲圖所示電路正確。 (3)電路實物連接圖如圖b所示。,答案 (1)圖見解析 (2)甲 (3)圖見解析 (4)增大 (5)D,