高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 實(shí)驗(yàn)8 描繪小電阻的伏安特性曲線課件

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?描繪小電珠的伏安特性曲線2分析伏安特性曲線的變化規(guī)律二、實(shí)驗(yàn)原理1用電流表測(cè)出流過(guò)小電珠的電流，用電壓表測(cè)出小電珠兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái)2電流表外接：因?yàn)樾‰娭殡娮韬苄?，如果電流表?nèi)接，誤差明顯較大；滑動(dòng)變阻器采用分壓式：使電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化三、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法1兩種接法比較方式方式內(nèi)容內(nèi)容限流接法限流接法分壓接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明對(duì)比說(shuō)明兩種接法兩種接法的電路圖的電路圖串、并聯(lián)串、并聯(lián)關(guān)系不同關(guān)系不同 2.兩種接法的適用條件 (1)限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻(與滑動(dòng)變阻器總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)因?yàn)镽x小，限流式中滑動(dòng)變阻器分得電壓大，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)范圍大 (2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(比滑動(dòng)變阻器的總電阻大)因?yàn)镽x大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭電壓變化明顯，便于調(diào)節(jié) 3兩種接法的選擇原則 (1)在兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低 (2)若采用限流式不能控制電流滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，即不論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)都會(huì)超過(guò)電流表(或電壓表)的量程，或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流，則必須選用分壓式接法 (3)若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，不利于多次測(cè)量求平均值，此時(shí)，應(yīng)改用分壓式接法 (4)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，則必須采用分壓式接法 4實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 (1)電表的選擇：先估算電流或電壓值，在選擇電流表或電壓表時(shí)，應(yīng)使指針達(dá)到半偏以上 (2)滑動(dòng)變阻器的選擇：實(shí)驗(yàn)電路若采用限流式接法，一般選用阻值適當(dāng)大一些的滑動(dòng)變阻器，但不可過(guò)大；實(shí)驗(yàn)電路若采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小一些的滑動(dòng)變阻器，以便于調(diào)節(jié)，但要注意其額定電壓和額定電流值 (3)電源的選擇：綜合考慮小電珠、電壓表、電流表的量程以及滑動(dòng)變阻器的阻值，保證能為實(shí)驗(yàn)提供合適的電流或電壓四、實(shí)驗(yàn)器材小電珠(“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)、46 V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆五、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，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按如圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 2把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S. 3移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入下面的表格中，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S.U(V)00.20.40.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A) 4.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小電珠的伏安特性曲線 5拆除電路，整理儀器六、注意事項(xiàng)1本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法2本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線，要求測(cè)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為保護(hù)元件不被燒毀，開(kāi)關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端4加在小電珠兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓5連圖線時(shí)曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，絕對(duì)不能畫(huà)成折線七、誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值2測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差3在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差八、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新1一種測(cè)小電珠的電阻的準(zhǔn)確方法實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，兩個(gè)電壓表完全相同且內(nèi)阻很大移動(dòng)滑動(dòng)頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個(gè)電壓表示數(shù)相同，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓；多次移動(dòng)滑動(dòng)頭，采用相同方法，記下相應(yīng)電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出RU圖線，并分析R隨U變化的規(guī)律 在描繪小電珠的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，由于電表內(nèi)阻的影響，會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測(cè)量不準(zhǔn)確；上述實(shí)驗(yàn)方法可以消除這種誤差，操作、讀數(shù)也較方便 2由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時(shí)存在較大誤差，故可采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖所示，電流和電壓均可由傳感器測(cè)出，并能得到盡可能多的連續(xù)的且差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸入電腦，由電腦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)偏差很大的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)取舍，再進(jìn)行繪圖，便得到小電珠的伏安特性曲線要點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和器材的選擇【例1】有一小燈泡上標(biāo)有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的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1 )D電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.4 ) E滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10 ，允許最大電流為2 A) F滑動(dòng)變阻器(最大阻值為500 ，允許最大電流為1 A) G學(xué)生電源(直流6 V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖甲而不選用圖乙所示的電路圖來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，其理由是：_.解析因?qū)嶒?yàn)?zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用甲圖所示的分壓式電路合適，這樣電壓可以從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，且能方便地測(cè)多組數(shù)據(jù) 因小燈泡額定電壓為4 V,015 V的量程太大，讀數(shù)誤差大，所以電壓表選05 V的A；小燈泡的額定電流I0.5 A，則電流表只能選D；滑動(dòng)變阻器F的最大阻值遠(yuǎn)大于小燈泡電阻8 ，調(diào)節(jié)不方便，電壓變化與滑動(dòng)變阻器使用部分的長(zhǎng)度線性關(guān)系差，故應(yīng)選滑動(dòng)變阻器E；又因?yàn)镽VRAR，所以電流表應(yīng)外接【答案】(1)描繪燈泡的IU圖線所測(cè)數(shù)據(jù)需從零開(kāi)始，并要多取幾組數(shù)據(jù)(2)ADE要點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理【例2】(2011廣東理綜)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，所用器材有：小電珠(2.5 V,0.6 W)，滑動(dòng)變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干(1)粗測(cè)小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表_倍率的電阻擋(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“1”“10”或“100”)；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖甲，結(jié)果為_(kāi).丙丙 (2)實(shí)驗(yàn)中使用多用電表測(cè)量電壓，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖乙完成實(shí)物圖丙中的連線 (3)開(kāi)關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于_端為使小電珠亮度增加，P應(yīng)由中點(diǎn)向_端滑動(dòng) (4)下表為電壓等間隔變化測(cè)得的數(shù)據(jù)為了獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)_間多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244(2)在畫(huà)實(shí)物連線時(shí)，應(yīng)先連干路，再連分壓電路(3)閉合開(kāi)關(guān)前P應(yīng)先置于a端，此舉為保護(hù)小電珠為使小電珠亮度增加，滑片P應(yīng)向b端滑動(dòng)，使其分壓增加(4)在ab間電流的變化從00.122 A，變化較大，為了更準(zhǔn)確，應(yīng)在ab間多測(cè)幾組數(shù)據(jù)【答案】(1)17.37.7(2)如圖所示(3)a(或左)b(或右)(4)ab 1在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是() A滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法 B電流表采用內(nèi)接法 C閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將電壓調(diào)到最大位置，閉合開(kāi)關(guān)后，慢慢往下調(diào) D滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用串聯(lián)限流式接法解析A在本實(shí)驗(yàn)中小燈泡的電阻較小，應(yīng)采用電流表外接法，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；為了準(zhǔn)確畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線，需測(cè)量多組數(shù)據(jù)，要求所加電壓從零變起，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)從最小值開(kāi)始逐漸增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤 2(2011常德聯(lián)考)在描繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí)采用如圖所示電路，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表的指針動(dòng)而電壓表的指針不動(dòng)，關(guān)于原因，下列說(shuō)法可能的是()A小燈泡的燈絲斷了B滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良C小燈泡發(fā)生短路D滑動(dòng)變阻器A端接觸不良解析C可用排除法來(lái)分析，若小燈泡燈絲斷了，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表、電壓表的指針都不動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良時(shí)，起不到調(diào)節(jié)電阻的作用，電流表指針不會(huì)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小燈泡發(fā)生短路時(shí)，電壓表示數(shù)為零，調(diào)節(jié)電阻時(shí)會(huì)改變電路中的電流，電流表指針會(huì)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；若滑動(dòng)變阻器A端接觸不良，滑動(dòng)變阻器將變?yōu)橄蘖魇浇臃?，并不?huì)影響到調(diào)節(jié)電路的作用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3.描繪小電珠的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，所用小電珠的額定電壓是3.8 V. (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，下列說(shuō)法中正確的是() A系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的 B系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的 C系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的 D系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時(shí)的估讀引起的 (2)根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如圖所示 試在坐標(biāo)系中畫(huà)出該小電珠的伏安曲線，并從圖象中求出該小電珠的額定功率解析(1)由于電壓表的分流作用，造成電流表的測(cè)量值會(huì)比真實(shí)值偏大，從而造成實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，選項(xiàng)A正確；電壓表的測(cè)量值就是小電珠兩端的電壓，電流表不存在分壓引起的誤差，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源內(nèi)阻對(duì)本實(shí)驗(yàn)測(cè)量無(wú)任何影響，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電表讀數(shù)時(shí)的誤差屬于偶然誤差，選項(xiàng)D錯(cuò)誤(2)由圖象可知，當(dāng)小電珠達(dá)到額定電壓3.8 V時(shí)，電流I0.3 A，則額定功率PUI3.80.3 W1.14 W.【答案】(1)A(2)小電珠的伏安曲線如圖所示114 W4(2011福建理綜)某同學(xué)在探究規(guī)格為“6 V,3 W”的小電珠伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測(cè)量小電珠的電阻，則應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至_擋進(jìn)行測(cè)量(填選項(xiàng)前的字母)A直流電壓10 V B直流電流5 mAC歐姆100 D歐姆1 (2)該同學(xué)采用圖甲所示的電路進(jìn)行測(cè)量圖中R為滑動(dòng)變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測(cè)小電珠，V為電壓表(量程為6 V，內(nèi)阻20 k)，A為電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻1 )，E為電源(電動(dòng)勢(shì)8 V，內(nèi)阻不計(jì))，S為開(kāi)關(guān) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，開(kāi)關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填“左”或“右”) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程，已知各元器件均無(wú)故障，但閉合開(kāi)關(guān)S后，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因是_點(diǎn)至_點(diǎn)的導(dǎo)線沒(méi)有連接好；(圖甲中的黑色小圓點(diǎn)表示接線點(diǎn)，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請(qǐng)?zhí)顚?xiě)圖甲中的數(shù)字，如“_2_點(diǎn)至_3_點(diǎn)”的導(dǎo)線) 該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖乙所示，則小電珠的電阻值隨工作電壓的增大而_(填“不變”“增大”或“減小”)【答案】(1)D(2)左15(或51)增大 5在描繪小電珠的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，由于電表內(nèi)阻的影響，會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測(cè)量不準(zhǔn)確，為了消除這種誤差，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物連線圖，用來(lái)測(cè)量小電珠的電阻R和兩端所加電壓U的關(guān)系，圖中兩個(gè)電壓表完全相同且內(nèi)阻很大，試回答下列問(wèn)題 (1)根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路圖 (2)請(qǐng)補(bǔ)全下列實(shí)驗(yàn)步驟 按圖中的實(shí)物連接圖連好電路，在閉合開(kāi)關(guān)S之前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭應(yīng)調(diào)到_ 合上開(kāi)關(guān)S. 移動(dòng)滑動(dòng)頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個(gè)電壓表_，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓 多次移動(dòng)滑動(dòng)頭，并調(diào)節(jié)電阻箱，但仍保持兩個(gè)電壓表_，記下電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù) 在坐標(biāo)紙上畫(huà)出RU圖線，并分析R隨U變化的規(guī)律解析(2)在合上S之前，應(yīng)使V1、V2示數(shù)為零，結(jié)合電路圖可知，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭應(yīng)移到最右端；在實(shí)驗(yàn)中只有當(dāng)V1、V2示數(shù)相同時(shí)，電阻箱的讀數(shù)才等于小電珠的電阻【答案】(1)電路圖如圖所示(2)最右端示數(shù)相同示數(shù)相同 6小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓)：I(A)0.12 0.22 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.490.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.802.00 (1)在圖甲的框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖可用的器材有：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器(變化范圍010 )、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干 (2)在圖乙中畫(huà)出小燈泡的UI曲線 (3)如果電源的電動(dòng)勢(shì)是1.5 V，內(nèi)阻是2.0 .問(wèn)：將此小燈泡接在該電源兩端，小燈泡的實(shí)際功率是多少？(簡(jiǎn)要寫(xiě)出求解過(guò)程；若需作圖，可直接畫(huà)在第(2)小題的方格圖中)解析分析和解答本題要從實(shí)驗(yàn)原理、器材規(guī)格、表格數(shù)據(jù)等方面挖掘隱含條件(1)要作出小燈泡的UI曲線，電壓必須從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器需用分壓式接法，小燈泡的電阻較小，所以電流表采用外接法如圖丙所示(2)作小燈泡的UI曲線時(shí)要先描點(diǎn)，用平滑的曲線將盡量多的點(diǎn)連在曲線上，連不上的盡量分布在曲線兩側(cè)，如圖丁所示(3)認(rèn)真審題不難發(fā)現(xiàn)，第(3)問(wèn)括號(hào)內(nèi)的文字就是解題的提示，仔細(xì)閱讀后就會(huì)找到解題思路作出UEIr的圖線如圖丁，圖戊為小燈泡和電源串聯(lián)的電路，當(dāng)通過(guò)電源的電流為0.35 A時(shí)，流過(guò)小燈泡的電流也為0.35 A，從圖線可以看出此時(shí)小燈泡的工作電壓為0.8 V，因此小燈泡的實(shí)際功率為PIU0.28 W.【答案】(1)如圖丙所示(2)如圖丁所示(3)0.28 W