高三物理一輪復(fù)習(xí) 第8章第6課時 實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線課件 魯科版

1電路電路實驗：描繪小電珠的實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線伏安特性曲線第八章2 1.實驗?zāi)康?(1)描繪小電珠的伏安特性曲線. (2)了解小電珠兩端電壓、通過小電珠電流和小電珠電阻的變化關(guān)系.3 2.實驗原理 (1)用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U、I)值，在I-U坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線.在I-U坐標(biāo)系中，圖線的斜率等于.電阻的倒數(shù)電阻的倒數(shù)4 (2)小電珠 “3.8V，0.3A”的電阻很小，當(dāng)它與電流表“00.6A”串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大，故為準(zhǔn)確描繪出小電珠的伏安特性曲線，電流表應(yīng)采用，為使小電珠上的電壓能從0開始連續(xù)變化，滑動變阻器應(yīng)采用連接.外接法外接法分壓式分壓式5 3.實驗器材小電珠 (3.8V，0.3A)一只，電壓表(03V15V)，電流表(006A3A)各一只，滑動變阻器(20)一只，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.6 4.實驗步驟 (1)確定電流表、電壓表的量程，按圖8-6-1連接好電路(注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器與小電珠并聯(lián)的部分電阻為零).圖圖8-6-17 (2)閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I值. (3)用同樣的方法測量并記錄多組U和I值(均記入自己設(shè)計的表格中). (4)在坐標(biāo)紙上建立一直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來，便得到伏安特性曲線. (5)整理實驗器材.8 5.注意事項 (1)實驗前應(yīng)先檢查電流表、電壓表的指針是否指零，不指零時要先轉(zhuǎn)動定位螺絲使指針指零. (2)實驗過程中，電壓表量程變更：U3V時采用03V量程，當(dāng)U3V時采用015V量程. (3)讀數(shù)時，視線要與刻度盤垂直，力求讀數(shù)準(zhǔn)確.9 (4)在電壓接近小電珠額定電壓值時，一定要慢慢移動觸頭位置，注意電壓表的示數(shù)不要超過小電珠的額定電壓. (5)兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙；且數(shù)據(jù)連接時不能連成折線，誤差大的點應(yīng)當(dāng)舍去.10小電珠 L（額定電壓2.5V,額定電流250mA）直流電源E（電動勢3V，內(nèi)阻不計）電流表A1(量程300mA，內(nèi)阻約0.5)電流表A2(量程500mA，內(nèi)阻約0.2)電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約3k) 電壓表V2(量程6V，內(nèi)阻約6k)滑動變阻器（最大阻值約10) 開關(guān)S，導(dǎo)線若干小電珠的伏安特性曲線小電珠的伏安特性曲線 某同學(xué)做某同學(xué)做“描繪描繪小電珠小電珠的伏安法特性曲的伏安法特性曲線線”實驗，實驗室提供了下表中的器材實驗，實驗室提供了下表中的器材.11 (1)為了使實驗誤差盡可能小，應(yīng)選用的電流表是，電壓表是. (2)若該同學(xué)已正確選用器材，并連接好部分實驗電路，如圖8-6-2.請在圖中完成其余的電路連接，要求小燈泡兩端的電壓能在02.5V范圍連續(xù)變化，且盡可能減小實驗誤差.圖圖8-6-212 (3)該同學(xué)在正確完成實驗后得到圖8-6-3所示的伏安特性曲線，他從圖線中得到“通過小燈泡的電流隨電壓的增大而增大”的規(guī)律.請你分析圖線再寫出兩條規(guī)律： ; .圖圖8-6-313 (1)小燈泡的額定電流250mA，額定電壓2.5V，為了使讀數(shù)更精確，則電流表應(yīng)選A1，電壓表應(yīng)選V1. (2)要求實驗中小燈泡電壓在02.5V范圍連續(xù)變化，則滑動變阻器應(yīng)連成分壓式接法；實驗盡可能減小誤差，在小燈泡電阻不大的情況下，采用電流表外接法.電路連接如圖.14 (3)通過小燈泡的電流與電壓的變化關(guān)系是非線性關(guān)系；小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；小燈泡的功率隨溫度的升高而增大；小燈泡的電流隨電壓的增大趨勢逐漸平緩等.15 本題前兩問是實驗題的常規(guī)知識，有創(chuàng)意的是第(3)問，是開放性問題.符合課改精神.既考查了分析圖象的能力，又考查了語言表達(dá)能力.在總結(jié)規(guī)律時，答案不一定唯一，有道理就行，但關(guān)鍵是不能重復(fù).16 比如此題，如果說了小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，就不要再說小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大了，二者其實是同一個意思.要從不同的角度去分析，比如，先由圖線的形狀說明是線性關(guān)系（直線）還是非線性關(guān)系（曲線），再說明縱橫坐標(biāo)物理量間的變化規(guī)律，還可以分析圖線的斜率，說明這種變化的趨勢是逐漸加強(qiáng)還是趨于平緩.17 變式訓(xùn)練1：標(biāo)有“12V，24W”的燈泡一個，為了測定不同電壓下該燈泡的消耗功率(電壓2V12V)，現(xiàn)有如下器材： A.直流電源15V(內(nèi)阻不計)； B.直流電流表00.6A3A(內(nèi)阻約為1)； C.直流電流表060mA300mA(內(nèi)阻約5);18 D.直流電壓表03V15V(內(nèi)阻約15k); E.直流電壓表025V100V(內(nèi)阻約200k); F.滑動變阻器10、5A； G.滑動變阻器1k、3A. (1)實驗中除了導(dǎo)線、開關(guān)、燈泡外，上述器材應(yīng)選用 (用序號字母表示). (2)為了使實驗順利進(jìn)行，在如圖8-6-4(甲)的實物圖中已經(jīng)完成部分連線，請完成剩余的連線.19 (3)某同學(xué)測得燈絲電阻R與燈泡兩端電壓變化關(guān)系如圖8-6-4(乙)所示，由圖可知，正常發(fā)光時燈絲的電阻是 .圖圖8-6-420 2112242.1212224ADB6VPIAAUFURP 因為燈泡的額定電壓約為，故選額定電流約為，故選因電壓從零調(diào)起，則需解連成分壓電路，變阻器選 ，燈泡正常發(fā)光時阻值約為，析：、 ，屬于小電阻，應(yīng)采用電流表的外接法21 (2)根據(jù)以上分析連線如下圖所示根據(jù)以上分析連線如下圖所示(3)由乙圖讀得燈泡在正常發(fā)光時由乙圖讀得燈泡在正常發(fā)光時(U=12V)的阻值為的阻值為6.26.4范圍內(nèi)范圍內(nèi)22 與熱敏電阻特性有關(guān)的實驗 圖8-6-5為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖.圖圖8-6-523 (1)為了通過測量得到圖所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖8-6-6(a)(b)兩個電路中應(yīng)選擇的是圖；簡要說明理由(電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0100). (2)在圖8-6-6(c)電路中，電源電動勢恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1250.由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為V；電阻R2的阻值為.24圖圖8-6-625 (1)由圖8-6-5可知，熱敏電阻的阻值大于滑動變阻器的最大阻值，并且加在熱敏電阻的電壓從零開始增大，圖8-6-6(a)電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大.26 (2)對圖8-6-6(c)所示電路，由歐姆定律可得流過R1的電流I1= =36mA，設(shè)流過電流表的電流為I，則流過熱敏電阻的電流值為I2=I-I1=34mA.由圖8-6-5的I-U關(guān)系曲線可得到此時熱敏電阻兩端電壓U=5.2V，進(jìn)而得到電阻R2兩端電壓為U2=9V-5.2V=3.8V，其阻值R2= =111.8.1ER22UI27 本題是由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線圖來判斷電路的接法，求解電路中其他電阻的阻值問題，它突出了讀圖能力和對電路的分析能力.28 變式訓(xùn)練2:某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性.現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定).電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等. (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖8-6-7(a)的實物圖上連線.29圖圖8-6-730 (2)實驗的主要步驟： 正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； 在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)， ，斷開開關(guān)； 重復(fù)第步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù).31 (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖8-6-7(b)的Rt關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R= + t() (保留3位有效數(shù)字).32 解析：解析：(1)如下圖所示如下圖所示 (2)記錄電壓表電壓值；溫度計數(shù)值記錄電壓表電壓值；溫度計數(shù)值 (3)R=100+0.500t()33 1.為探究小燈泡為探究小燈泡L的伏安特性，連好圖的伏安特性，連好圖8-6-8所示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻所示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖像應(yīng)是圖像應(yīng)是( )34 答案：答案：C35 2.小燈泡的伏安特性曲線如圖小燈泡的伏安特性曲線如圖8-6-9所示所示(只畫出了只畫出了AB段段)，由圖可知，當(dāng)燈泡兩端電壓，由圖可知，當(dāng)燈泡兩端電壓由由3V變?yōu)樽優(yōu)?V時，其燈絲電阻改變了時，其燈絲電阻改變了_.圖圖8-6-963()0.150.110 0.BARRR 解析： 由36 3.利用如圖利用如圖8-6-10所示的電路測量電流表所示的電路測量電流表 的內(nèi)阻，閉合電鍵的內(nèi)阻，閉合電鍵S，當(dāng)變阻器的滑片滑至，當(dāng)變阻器的滑片滑至c處時，測得電流表處時，測得電流表 和電壓表和電壓表 的示數(shù)分別是的示數(shù)分別是40mA、9V.已知圖已知圖8-6-10中熱敏電阻的中熱敏電阻的I-U關(guān)系關(guān)系圖線如圖圖線如圖8-6-11所示，則電流表所示，則電流表 的內(nèi)阻為的內(nèi)阻為( )圖圖8-6-1037A0.14B85C140D225圖861138A3IUI=40mAU=5.6V3.4R =85.40 1:95.6 V=30.4V由熱敏電阻的圖線知，工作電流時，電壓，則此時加在電流表兩端電壓為，所以解析：39 4.在做在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實的實驗中，采用的儀器有：電源驗中，采用的儀器有：電源E(電動勢電動勢6V，內(nèi)阻不，內(nèi)阻不計計)；額定電壓；額定電壓4.0V的小燈泡的小燈泡L；電流表；電流表(量程為量程為0.6A，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約2)；電壓表；電壓表(量程量程5V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約15k)；滑動變阻器；滑動變阻器R(最大阻值最大阻值15)；電鍵；電鍵S，導(dǎo)，導(dǎo)線若干實驗中要求加在小燈泡上的電壓從零到線若干實驗中要求加在小燈泡上的電壓從零到小燈泡的額定電壓連續(xù)可調(diào)小燈泡的額定電壓連續(xù)可調(diào) (1)在做實驗時，連在做實驗時，連成的實物電路圖成的實物電路圖如圖如圖8-6-12所示：所示：40請你指出上述實驗電路圖中的錯誤之處：請你指出上述實驗電路圖中的錯誤之處：_；_.(2)請你在虛線方框中畫出實驗所用的正確的電請你在虛線方框中畫出實驗所用的正確的電路原理圖路原理圖電流表沒有接成外接電路 滑動變阻器沒有接成分壓式電路41 (3)如圖如圖8-6-13所示為某同學(xué)根據(jù)正確的實驗所示為某同學(xué)根據(jù)正確的實驗電路圖所測得的幾組數(shù)據(jù)畫出的電路圖所測得的幾組數(shù)據(jù)畫出的I-U圖像圖像圖像圖像是一條曲線而不是直線的原因是是一條曲線而不是直線的原因是_；從圖像中可求得小燈泡正常發(fā)光時的電阻是從圖像中可求得小燈泡正常發(fā)光時的電阻是_.圖圖8-6-1342 3()10 (9.510.5)4.00.4IUVIUAURI燈絲電阻隨溫度而改變 燈絲電阻隨 或而改變亦可 ；小燈泡正常發(fā)光時的電壓為，由圖像看出此時的電流為，故根據(jù)歐姆定律求得小燈泡解析：到之間的電:均可阻43 5.某同學(xué)用圖某同學(xué)用圖8-6-14所示電路，描繪標(biāo)有所示電路，描繪標(biāo)有“3.8V,0.3A”的小燈泡的燈絲電阻的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓隨電壓U變化的變化的圖像圖像 (1)除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：選擇： 電流表：電流表：A1(量程量程100mA，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約2)； A2(量程量程0.6A，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約0.3)； 電壓表：電壓表：V1(量程量程5V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約5k)； V2(量程量程15V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約15k)；圖圖8-6-1444滑動變阻器：滑動變阻器：R1(阻值范圍阻值范圍010)；R2(阻值范圍阻值范圍02k)；電源：電源：E1(電動勢為電動勢為1.5V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.2)；E2(電動勢為電動勢為4V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為0.04)為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中應(yīng)選用電流表為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中應(yīng)選用電流表_，電壓表，電壓表_，滑動變阻器，滑動變阻器_，電，電源源_.(填器材的符號填器材的符號) A2V1R1E245 (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖的圖像如圖像如圖8-6-15所示由圖像可知，此燈泡在不所示由圖像可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為工作時，燈絲電阻為_；當(dāng)所加電壓為；當(dāng)所加電壓為3.0V時，燈絲電阻為時，燈絲電阻為_，燈泡實際消耗的，燈泡實際消耗的電功率為電功率為_W.圖圖8-6-150.7811.51.546 (3)根據(jù)根據(jù)R-U圖像，可確定小燈泡耗電功率圖像，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓與外加電壓U的關(guān)系符合該關(guān)系的示意圖是下的關(guān)系符合該關(guān)系的示意圖是下圖中的圖中的_.A47 6.某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件圖需要選用一電器元件圖8-6-16為該電器元件的伏為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：圖圖8-6-1648器材器材(代號代號)規(guī)格規(guī)格電流表電流表(A1)量程量程050mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為50電流表電流表(A2)量程量程0200mA，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10電壓表電壓表(V1)量程量程03V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10k電壓表電壓表(V2)量程量程015V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為25k滑動變阻器滑動變阻器(R1)阻值范圍阻值范圍015，允許最大電流，允許最大電流1A滑動變阻器滑動變阻器(R2)阻值范圍阻值范圍01k，允許最大電流，允許最大電流100mA直流電源直流電源(E)輸出電壓輸出電壓6V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計開關(guān)開關(guān)(S)導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干49 (1)為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用用_；電壓表應(yīng)選用；電壓表應(yīng)選用_；滑動變阻器應(yīng)選用；滑動變阻器應(yīng)選用_.(以上均填器材代號以上均填器材代號) (2)為達(dá)到上述目的，請在虛線框內(nèi)畫出正確為達(dá)到上述目的，請在虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號的實驗電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號 50 (3)若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小燈曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線有何異同點？泡的伏安特性曲線有何異同點？相同點相同點:_不同點不同點:_51 解析：解析：(1)圖像中電流為圖像中電流為00.14A，電流表，電流表選選A2；電源電壓；電源電壓6V，但圖像只要求電壓在，但圖像只要求電壓在03V之間調(diào)整，為了測量準(zhǔn)確電壓表選之間調(diào)整，為了測量準(zhǔn)確電壓表選V1；由于；由于繪制圖像的需要，要求電壓從繪制圖像的需要，要求電壓從03V之間調(diào)整，之間調(diào)整，所以滑動變阻器只能采用分壓式接法，為了能所以滑動變阻器只能采用分壓式接法，為了能很好調(diào)節(jié)電壓，滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的很好調(diào)節(jié)電壓，滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的R1.52(2)VARRRR所以采用電流表外接該元件約幾十歐， ，電壓表的分流作用可以忽略，實驗數(shù)據(jù)的采集法；所以滑動變阻器采用分壓式接要求從零開始，電路設(shè)計如法，圖所示：53 從圖像的形狀和斜率變化趨勢上去找相從圖像的形狀和斜率變化趨勢上去找相同點和不同點，特點都是同點和不同點，特點都是“非線性非線性”，圖像上，圖像上某點與原點連線的斜率是電阻的倒數(shù)，某點與原點連線的斜率是電阻的倒數(shù)， 相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小燈泡的電流與電壓的變化關(guān)系都是系和通過小燈泡的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系；非線性關(guān)系； 不同點：該元件的電阻隨電壓的增大而減小，不同點：該元件的電阻隨電壓的增大而減小，而小燈泡的電阻值隨電壓的增大而增大而小燈泡的電阻值隨電壓的增大而增大54 7.(2010全國卷全國卷)如圖如圖8-6-17，一熱敏電阻，一熱敏電阻RT放放在控溫容器在控溫容器M內(nèi)；為毫安表，量程內(nèi)；為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為數(shù)，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；十歐姆；E為直流電源，電動勢約為為直流電源，電動勢約為3V，內(nèi)阻很??；，內(nèi)阻很小；R為電阻箱，最大阻值為為電阻箱，最大阻值為999.9；S為開關(guān)已知為開關(guān)已知RT在在95時的阻值為時的阻值為150，在，在20時的阻值約為時的阻值約為550.現(xiàn)要求在降溫過程中測量在現(xiàn)要求在降溫過程中測量在9520之間的之間的多個溫度下多個溫度下RT的阻值的阻值圖圖8-6-1755(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖(2)完成下列步驟中的填空：完成下列步驟中的填空：依照實驗原理在電路圖上連線依照實驗原理在電路圖上連線調(diào)節(jié)控溫容器調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得內(nèi)的溫度，使得RT溫度為溫度為95.將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄并記錄_.56 將將RT的溫度降為的溫度降為T1(20T195)；調(diào)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記，記錄電阻箱的讀數(shù)錄電阻箱的讀數(shù)R1. 溫 度 為溫 度 為 T1時 熱 敏 電 阻 的 電 阻 值時 熱 敏 電 阻 的 電 阻 值RT1=_.逐步降低逐步降低T1的數(shù)值，直至的數(shù)值，直至20為止；在每一溫為止；在每一溫度下重復(fù)步驟度下重復(fù)步驟.57 解析：解析：(1)已知熱敏電阻在已知熱敏電阻在20和和95時的阻時的阻值，可將熱敏電阻、電阻箱、電源、電流表串聯(lián)值，可將熱敏電阻、電阻箱、電源、電流表串聯(lián)成閉合電路成閉合電路 (2)當(dāng)電路中電流不變時，電路中的總電阻保當(dāng)電路中電流不變時，電路中的總電阻保持不變，因而熱敏電阻和電阻箱的阻值之和不變，持不變，因而熱敏電阻和電阻箱的阻值之和不變，由電阻箱的讀數(shù)即可求出不同溫度下由電阻箱的讀數(shù)即可求出不同溫度下RT的阻值的阻值