福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第7章第6課時 實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線課件 魯科版

第六課時實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線第六課時實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線1描繪小電珠的伏安特性曲線，并分析伏安特性曲線的變化規(guī)律2理解實驗過程中合適器材的選擇原則，會根據(jù)需要選擇不同電路一、實驗原理1根據(jù)歐姆定律，在純電阻電路中，當電阻的阻值恒定時，電阻兩端的電壓和通過電阻的電流成線性關(guān)系，UI圖線是一條傾斜直線對一只小電珠來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲的電阻值可以相差幾倍到幾十倍，所以，它的伏安特性曲線是一條曲線2用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓得到多組(I，U)值，在UI坐標系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將各點連接起來即得到小電珠的伏安特性曲線3因為小電珠電阻很小，測量電路應(yīng)選用電流表外接法，要使小電珠兩端電壓從0開始變化，滑動變阻器采用分壓式接法二、實驗器材小電珠、電池、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標紙三、實驗步驟1確定電流表、電壓表的量程，按原理圖連接好實驗電路2把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最小的位置(原理圖中的最左端)，經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S.3移動滑動變阻器的滑片，測出812組不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S.4在坐標紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標系，在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小電珠的伏安特性曲線5拆除電路、整理儀器四、注意事項1電路的連接方式：(1)因為小電珠的電阻很小，與00.6 A的電流表串聯(lián)時，應(yīng)采用電流表外接法(2)因為該實驗要求小電珠兩端電壓能從0開始連續(xù)變化，所以滑動變阻器采用分壓式連接2閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)移到使小電珠分得電壓為0的一端3電流表選擇0.6 A量程，電壓表量程的選擇視小電珠的額定電壓而定4所測數(shù)據(jù)中誤差較大的點要舍去，UI圖象應(yīng)是平滑曲線而非折線5作圖時最小單位與電表分度一致，并且大小要適宜五、誤差分析1由于電壓表不是理想電表，對電路的影響帶來誤差2測量時讀數(shù)不準，在坐標紙上描點不準引起誤差 實驗器材和電路的選擇【例1】 (2011年海淀模擬)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：器材器材規(guī)格規(guī)格器材器材規(guī)格規(guī)格小電珠小電珠標有標有“3.8 V03 A”字樣字樣滑動變阻滑動變阻器器R1最大阻值最大阻值10 ，額定電流額定電流1.0 A電壓表電壓表V量程量程05 V，內(nèi)阻約內(nèi)阻約5 k滑動變阻滑動變阻器器R2最大阻值最大阻值1 k，額定電流額定電流0.5 A電流表電流表A1量程量程0100 mA，內(nèi)阻約內(nèi)阻約4 直流直流電源電源E電動勢約為電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為0.5 (1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_(2)在圖(甲)中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路 (3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)，在IU坐標系中描繪出了圖(乙)所示的小電珠的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出圖(丙)中正確的是(圖中P為小電珠功率)()思路點撥：電流表(電壓表)選取的依據(jù)：參照(估算)電路中出現(xiàn)的電流(電壓)的最大值答案：(1)R1A2(2)見解析圖(3)D 實驗數(shù)據(jù)的處理【例2】 (2011年天津模擬)(12分)表格中所列數(shù)據(jù)是測量小電珠UI關(guān)系的實驗數(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)分析表格內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖中的_(選填“(甲)”或“(乙)”)；(2)在如圖(丙)所示的方格紙內(nèi)畫出小電珠的UI曲線分析曲線可知小電珠的電阻值隨I變大而_(選填“變大”、“變小”或“不變”)；(3)如圖(丁)所示，用一個定值電阻R和兩個上述小電珠組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻不計、電動勢為3 V的電源上已知流過電阻R的電流是流過小電珠L2電流的兩倍，則流過小電珠L1的電流約為_ A.規(guī)范解答：(1)從表中數(shù)據(jù)可看出，小電珠兩端電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，這說明滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法，故應(yīng)選用(甲)圖(3分)(2)在方格紙上根據(jù)UI數(shù)據(jù)描點、連線，其UI圖象如圖(3分)隨U和I的增大，圖線上各點與坐標原點連線的斜率越來越大，故其電阻變大(3分)(3)因流過電阻R的電流是流過L2電流的兩倍，則流過L1的電流是流過L2電流的3倍，而L1、L2兩端的電壓之和為3 V，在第(2)問描繪出的UI圖象中，找出一個電流I對應(yīng)的電壓U1，再找出3I對應(yīng)的電壓U2，直到U1U23 V為止最后得出結(jié)果，流過L1的電流為0.21 A(3分)答案：(1)甲(2)UI曲線見規(guī)范解答變大(3)0.21 (1)在UI圖象中，曲線的切線的斜率表示R大小(2)在第(3)問中，分析L1、L2阻值時，由于通過電流不同，阻值是不同的，不能再認為阻值相同來計算 考點一：實驗器材和電路的選擇【例1】 (能力題)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如圖為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，先需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：(1)為提高實驗結(jié)果的準確程度，電流表應(yīng)選用_；電壓表應(yīng)選用_；滑動變阻器應(yīng)選用_(以上均填器材代號)(2)為達到上述目的，請在如圖虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號(3)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電珠的伏安特性曲線有何異同點？相同點：_，不同點：_.答案：(1)A2V1R1(2)如圖(3)相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系不同點：該元件的電阻值隨電壓的增大而減小，而小電珠的電阻值隨電壓的增大而增大考點二：數(shù)據(jù)的處理【例2】 (能力題)圖(甲)為某同學(xué)測繪額定電壓為2.5 V小燈泡的IU圖線實驗電路圖(1)根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖(乙)中的實驗電路連接成完整實驗電路(2)開關(guān)S閉合之前，圖(乙)中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于_(選填“A端”、“B端”或“AB正中間”)(3)已知小燈泡燈絲在27 時電阻值約為1.5 ，并且其電阻值與燈絲的熱力學(xué)溫度成正比(熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系為T273t)，根據(jù)如圖(丙)畫出的小燈泡IU特性曲線，估算該燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為_ (保留兩位有效數(shù)字)解析：對于分壓電路，開關(guān)S閉合前，應(yīng)該將滑動變阻器的滑片置于最左端(A端)，使待測電路上電壓為零由燈絲電阻與熱力學(xué)溫度成正比可得RkT，當燈絲溫度為300 K時電阻為1.5 可得k0.005.由小燈泡的IU特性曲線可得當電壓為2.5 V時燈絲中電流約為0.265 A，根據(jù)歐姆定律可得出燈絲電阻RU/I9.4 ，由RkT解得此時燈絲熱力學(xué)溫度TR/k1 880 K，即燈絲溫度為tT2731 607 1.6103 .答案：(1)實物連線圖如圖所示(2)A端(3)1.6103(2010年浙江理綜，21)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學(xué)測得電流電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：電電流流I/mA2.7 5.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2電電壓壓U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.1211.46 (1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因解析：(1)如圖所示(2)電阻隨電流增大而增大剛開始溫度低，電阻變化不很大，隨著電流增大，燈絲溫度升高加快，電阻增大也變快最后，有部分電能轉(zhuǎn)化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢答案：見解析【測控導(dǎo)航】 考點考點題號題號1.實驗原理實驗原理12.實驗器材和電路的選擇實驗器材和電路的選擇2、43.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理31.(2009年天津卷)為探究小燈泡L的伏安特性，連好如圖(甲)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增大，直到小燈泡正常發(fā)光在圖(乙)中由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的UI圖象應(yīng)是(C)解析：燈絲電阻隨電壓的增大而增大，在圖象上某點與原點連線的斜率應(yīng)越來越大A、B、D錯誤，C正確故選C.2(2009年浙江理綜)如圖所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，同組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接答案：連接如圖中虛線所示3(2010年安徽理綜)太陽能是一種清潔、“綠色”能源在我國上海舉辦的2010年世博會上，大量利用了太陽能電池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(xué)器件某實驗小組根據(jù)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(dǎo)線若干(1)為了達到上述目的，請將圖(1)連成一個完整的實驗電路圖(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(2)所示的IU圖象，由圖(2)可知，當電壓小于2.00 V時，太陽能電池的電阻_(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.80 V時，太陽能電池的電阻約為_ .答案：(1)連線如圖(2)很大1 000(9651 040均對)4(2011年江蘇省蘇北四市高三第二次調(diào)研測試物理試題)2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，以表彰他們對石墨烯的研究他們最初是用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出一片石墨烯的我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導(dǎo)電某同學(xué)設(shè)計了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實驗，得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示通過鉛筆芯的電流和其兩端的電壓)：U/V0.000.400.801.201.602.00I/A0.000.100.180.280.380.48實驗室提供如下器材：A電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1.0 )B電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻約為0.1 )C電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻3 k)D電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻15 k)E滑動變阻器R1(阻值010 ，額定電流2 A)F滑動變阻器R2(阻值02 k，額定電流0.5 A)(1)除長約14 cm的中華繪圖2B鉛筆芯、穩(wěn)壓直流電源E(6 V)、開關(guān)和帶夾子的導(dǎo)線若干外，還需選用的其他器材有_(填選項前字母)；(2)在虛線方框中畫出實驗電路圖；(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出鉛筆芯的IU圖線答案：(1)A、C、E(2)如圖(甲)所示(3)如圖(乙)所示