高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題七 實(shí)驗(yàn)八 描繪小燈泡的伏安特性曲線課件 新人教版.ppt

實(shí)驗(yàn)八描繪小燈泡的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪小燈泡的伏安特性曲線 并分析曲線的變 化規(guī)律 實(shí)驗(yàn)原理金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而 從而使得金屬導(dǎo)體的電阻隨 變化而發(fā)生相應(yīng)的變化 一個(gè)燈泡 不正常發(fā)光和正常發(fā)光時(shí)燈絲的電阻值可能相差幾倍到幾十倍 它的伏安特性曲線并不是一條 即燈絲的電阻是非 的 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)描繪伏安特性曲線的方法來(lái)研究鎢絲燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)其阻值的變化 從而了解它的導(dǎo)電 特性 增大 溫度 直線 線性 實(shí)驗(yàn)器材小燈泡 電流表 電壓表 滑動(dòng)變阻器 電源 開關(guān) 導(dǎo)線 坐標(biāo)紙 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)步驟 1 按電路圖連接好電路 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖S8 1所示 實(shí)物接線圖如圖S8 2所示 圖S8 1 圖S8 2 2 檢查無(wú)誤后 將滑片調(diào)節(jié)至最左邊附近 閉合電鍵 讀 出一組U I值 記錄在表格中 3 再向右依次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到不同位置 讀出十 組不同的U I值 記錄在表格中 4 斷開電鍵 整理好器材 數(shù)據(jù)分析 1 在坐標(biāo)紙上以U為橫軸 以I為縱軸 并選取適當(dāng)?shù)膯?位 2 用描點(diǎn)法在坐標(biāo)紙上標(biāo)出各組I U值的對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置 3 用平滑曲線將各點(diǎn)依次連接起來(lái) 4 分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律 實(shí)驗(yàn)分析誤差分析 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 2 在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 作圖會(huì)帶來(lái)誤差 注意事項(xiàng) 1 為減小實(shí)驗(yàn)誤差 測(cè)量電路應(yīng)采用電流表外接法 2 為使小燈泡上的電壓能從零開始連續(xù)變化 滑動(dòng)變阻器 應(yīng)采用分壓式連接 基礎(chǔ)檢測(cè) 2013年江蘇卷 為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系 小明測(cè)量小燈泡的電壓U和電流I 利用P UI得到電功率 實(shí) 驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為 3 0V 1 8W 電源為12V的電 池 滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10 1 準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如圖S8 3所示 請(qǐng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置 用筆畫線代替導(dǎo)線 圖S8 3 圖S8 4 2 現(xiàn)有10 20 和50 的定值電阻 電路中的電阻R0應(yīng)選 的定值電阻 3 測(cè)量結(jié)束后 應(yīng)先斷開開關(guān) 拆除 兩端的導(dǎo)線 再拆除其他導(dǎo)線 最后整理好器材 4 小明處理數(shù)據(jù)后將P U2描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上 并作出了一條直線 如圖S8 4所示 請(qǐng)指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤?答案 1 連線如圖D32所示 2 10 3 電池 4 圖線不應(yīng)畫為直線 橫坐標(biāo)的標(biāo)度不合適 圖D32 考點(diǎn)1 滑動(dòng)變阻器的分壓式與限流式的接法 重點(diǎn)歸納1 兩種控制電路的比較 續(xù)表 2 兩種控制電路的選擇 1 下列三種情況必須選用分壓式接法 要求回路中某部分電路的電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí) 如測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性 校對(duì)改裝后的電表等電路 當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0 且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大 或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù) 時(shí) 因?yàn)槿粲孟蘖鞣?RL兩端電壓變化不明顯 若采用限流接法 電路中實(shí)際電壓 或電流 的最小值仍 超過(guò)RL的額定值時(shí) 只能采用分壓接法 2 下列情況可選用限流式接法 測(cè)量時(shí)電路的電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié) 只是小范圍內(nèi)測(cè)量 且RL與R0接近或RL略小于R0 采用限流式接法 電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小 不能滿 足分壓式接法的要求時(shí) 采用限流式接法 沒有很高的要求 僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí) 可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素 采用限流式接法 典例剖析例1 2016年貴州遵義三模 某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線 可供選用的器材如下 小燈泡L 規(guī)格 4 0V 0 7A 電流表電流表電壓表 量程3A 內(nèi)阻約為0 1 量程0 6A 內(nèi)阻r2 0 2 量程3V 內(nèi)阻rV 9k 標(biāo)準(zhǔn)電阻R1 阻值1 標(biāo)準(zhǔn)電阻R2 阻值3k 滑動(dòng)變阻器R 阻值范圍0 10 學(xué)生電源E 電動(dòng)勢(shì)6V 內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 甲 乙 丙 丁 圖S8 5 1 甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖S8 5甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量 當(dāng)通過(guò)L的電流為0 46A時(shí) 電壓表的示數(shù)如圖乙所示 其讀數(shù)為 V 此時(shí)L的電阻為 2 乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量 電壓表指針指在最大刻度時(shí) 加在L上的電壓值是 V 3 學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線 需要重新設(shè)計(jì)電路 請(qǐng)你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材 在圖丁所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào) 解析 1 因?yàn)殡妷罕淼牧砍虨?V 所以分度值為0 1V 2 串聯(lián)一個(gè)定值電阻 相當(dāng)于增加了電壓表的量程 因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻和R2之比為3 1 故根據(jù)歐姆定律可得電壓表兩端的電壓與電阻R2兩端的電壓之比為3 1 因?yàn)殡妷罕頋M偏 故電壓表示數(shù)為3V 所以定值電阻R2兩端的電壓為1V 故L上的電壓為4V 3 首先電流表 的量程太大 誤差太大 應(yīng)使用電流表 而的量程小于小燈泡的額定電流 所以需要將電流表的量程 并聯(lián)一個(gè)分流電阻 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖 增大 所以給電流表S8 6 a 或圖 b 所示 a 答案 1 2 305 2 4 b 圖S8 6 3 如圖S8 6 a 或 b 所示 考點(diǎn)練透 1 2015年寧夏銀川校級(jí)一模 半導(dǎo)體壓阻傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空 化工 航海 動(dòng)力和醫(yī)療等部門 它們是根據(jù) 壓阻效應(yīng) 就是某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變 其電阻率也要發(fā)生變化的現(xiàn)象 現(xiàn)用如圖S8 7甲所示的電路研究某長(zhǎng)薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng) 已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐 實(shí)驗(yàn)室中有下列器材 甲 乙 圖S8 7 A 電源E 3V 內(nèi)阻約為1 B 電流表 0 6A 內(nèi)阻r1 5 C 電流表 0 6A 內(nèi)阻r2約為1 D 開關(guān)S 定值電阻R0 1 為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值 請(qǐng)根據(jù)圖7 5甲虛 線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì) 甲表選用 填 或 乙表選 用 填 或 2 在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F 設(shè)豎直向下為正方向 閉合開關(guān)S 記下電表讀數(shù) A1的讀數(shù)為I1 A2的讀數(shù)為I2 得Rx 用字母表示 3 改變力的大小 得到不同的Rx值 然后讓力反向從下向上擠壓電阻 并改變力的大小 得到不同的Rx值 最后繪成的圖象如圖7 5乙所示 當(dāng)F豎直向下 設(shè)豎直向下為正方向 時(shí) 可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx 各物理量單位均為國(guó)際單位 4 定值電阻R0的阻值應(yīng)該選用 A 1 C 10 B 5 D 20 解析 1 測(cè)電阻阻值需要測(cè)出電阻兩端電壓與通過(guò)電阻的電流 所給實(shí)驗(yàn)器材沒有電壓表 可以用已知內(nèi)阻的電流表與 待測(cè)電阻并聯(lián) 測(cè)出電阻兩端電壓 另一個(gè)電流表 串聯(lián)在電 路中測(cè)電路電流 故甲表用 乙表用 2 電阻Rx兩端電壓U I1r1 通過(guò)電阻Rx的電流I I2 I1 3 由圖2所示圖象可知 圖象具有對(duì)稱性 當(dāng)正反向壓力大小相等時(shí) 對(duì)應(yīng)的電阻阻值相等 由圖象可知 電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系 設(shè)為Rx R1 kF 由圖象可知 R1 14 把Rx 5 F 4 5N代入關(guān)系式解得 k 2 則關(guān)系式為 Rx 14 2F 則保護(hù)電阻阻值約為 R0 R最小 r 5 1 4 選項(xiàng)B較合適 故選B 答案 1 3 當(dāng)正反向壓力大小相等時(shí) 對(duì)應(yīng)的電阻阻值相等 Rx 14 2F 4 B 2 2013年天津卷 要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有 3V 0 6W 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3V 并便于操作 已選用的器材有 電池組 電動(dòng)勢(shì)為4 5V 內(nèi)阻約1 電流表 量程為0 250mA 內(nèi)阻約5 電壓表 量程為0 3V 內(nèi)阻約3k 電鍵一個(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 最大阻值20 額定電流1A B 滑動(dòng)變阻器 最大阻值1750 額定電流0 3A 2 實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖 填字母代號(hào) A B C D 3 實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖S8 8所示 如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1 5V 內(nèi)阻為5 的電源兩端 小燈泡消耗的功率是 W 圖S8 8 解析 本題考查描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)的器材選用 電路選用及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 意在考查考生實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理的能力 1 描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)要求電壓調(diào)節(jié)范圍大 因此滑動(dòng)變阻器采用分壓式 為使調(diào)節(jié)過(guò)程中電壓變化盡可能均勻 選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器A 2 由于小燈泡的電阻比較小 因此電流表采用外接法 選 用B圖 3 畫出電源的伏安特性曲線 如圖D33所示 兩個(gè)圖線的交點(diǎn)即為小燈泡接在電源兩端時(shí)小燈泡中的電流與小燈泡兩端的電壓 U 1 0V I 0 10A 因此小燈泡消耗的功率為P UI 0 1W 圖D33 答案 1 A 2 B 3 0 1 考點(diǎn)2 圖象法處理數(shù)據(jù) 重點(diǎn)歸納畫I U圖線時(shí) 不要畫成折線 要用平滑曲線連接 如果有個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍棄 典例剖析例2 2015年遼寧四校模擬 由金屬絲制成的電阻阻值會(huì)隨溫度的升高而變大 某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象 親自動(dòng)手通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪這樣一個(gè)電阻器的伏安特性曲線 可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有 A 待測(cè)電阻器Rx 2 5V 1 2W B 電流表C 電壓表 0 0 6A 內(nèi)阻為1 0 3V 內(nèi)阻未知 D 滑動(dòng)變阻器 0 10 額定電流1A E 電源 E 3V 內(nèi)阻r 1 F 定值電阻R0 阻值5 G 開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干 1 實(shí)驗(yàn)時(shí) 該同學(xué)采用電流表內(nèi)接法 并且電阻器兩端電 壓從零開始變化 請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 2 按照正確的電路圖 該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 圖S8 9 其中 I是電流表的示數(shù) U是電壓表的示數(shù) UR是電阻器兩端的實(shí)際電壓 請(qǐng)通過(guò)計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格 然后在坐標(biāo)圖S8 9中畫出電阻器的伏安特性曲線 3 該同學(xué)將本實(shí)驗(yàn)中的電阻器Rx以及給定的定值電阻R0二者串聯(lián)起來(lái) 接在本實(shí)驗(yàn)提供的電源兩端 則電阻器的實(shí)際功率是 W 計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù) 解析 1 要使電阻器兩端電壓從零開始變化 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法 電路如圖S8 10甲所示 甲 乙 圖S8 10 2 電壓表的示數(shù)減去電流表的分壓即為電阻器兩端的電壓 UR U Ir 數(shù)據(jù)如下表 電阻器的伏安特性曲線如圖乙中的曲線所示 3 由UR I r R0 E作出U I圖象如圖乙中直線所示 由此圖象與電阻器U I圖線的交點(diǎn)可得此時(shí)電阻器的電壓UR 0 9V 電流I 0 35A 電阻器的實(shí)際功率為P UI 0 32W 答案 1 如圖S8 10甲所示 2 0 100 20 0 35 0 60 0 90 1 45 2 05 2 52 如圖乙中的曲線所示 3 0 32 考點(diǎn)練透 3 2016年溫江中學(xué)月考 某同學(xué)想描繪一只標(biāo)稱為 2 5V1 5W 的小燈泡的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)室提供下列器材 A 電流表 量程3 0A 內(nèi)阻約0 2 B 電流表 量程0 6A 內(nèi)阻約1 C 電壓表 量程3 0V 內(nèi)阻約3k D 電壓表 量程15 0V 內(nèi)阻約10k E 滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值為5 最大允許電流為2A F 滑動(dòng)變阻器R2 最大阻值為500 最大允許電流為0 5A G 電源E 電動(dòng)勢(shì)3V 內(nèi)阻為0 25 H 電鍵 導(dǎo)線若干 1 為了更好地完成實(shí)驗(yàn) 應(yīng)選擇的器材為 電流表 電壓表 滑動(dòng)變阻器 填器材前面的字母 2 請(qǐng)你在下面的方框中作出實(shí)驗(yàn)原理圖 圖S8 11 3 正確連接電路后 該同學(xué)測(cè)出如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 請(qǐng)你在如圖S8 11所示的坐標(biāo)紙上描出該燈泡的伏安特性曲線 答案 1 BC E 2 如圖D34所示 3 如圖D35所示 圖D34 圖D35 4 2013年福建卷 硅光電池在無(wú)光照時(shí)不產(chǎn)生電能 可視為一電子元件 某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖S8 12甲電路 給硅光電池加反向電壓 硅光電池負(fù)極接高電勢(shì)點(diǎn) 正極接低電勢(shì)點(diǎn) 探 究其在無(wú)光照時(shí)的反向伏安特性 圖中電壓表 的量程選用 3V 內(nèi)阻為6 0k 電壓表 量程選用15V 內(nèi)阻約為 30k R0為保護(hù)電阻 直流電源電動(dòng)勢(shì)E約為12V 內(nèi)阻不計(jì) 1 根據(jù)圖甲 用筆畫線代替導(dǎo)線 將圖乙連接成完整電路 甲 丙 乙S8 12 2 用遮光罩罩住硅光電池 閉合開關(guān)S 調(diào)節(jié)變阻器R 讀出電壓表 的示數(shù)U1 U2 某次測(cè)量時(shí) 電壓表 示數(shù)如圖丙 則U1 V 可算出通過(guò)硅光電池的反向電流大小為 mA 計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù) 該小組測(cè)出大量數(shù)據(jù) 篩選出下表所示的9組U1 U2數(shù)據(jù) 算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓Ux和通過(guò)的反向電流Ix 表中 表示反向 并在坐標(biāo)紙上建立Ix Ux坐標(biāo)系 標(biāo)出了與表中前5組Ux Ix數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) 如圖S8 13所示 請(qǐng)你標(biāo)出余下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) 并繪出Ix Ux圖線 圖S8 13 由Ix Ux圖象可知 硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí) Ix 與Ux成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 答案 1 如圖D36所示 圖D36 2 1 40 0 23 如圖D37所示 非線性 圖D37 方法 控制電路的選擇 用滑動(dòng)變阻器控制電路時(shí) 有兩種接法 一種是滑動(dòng)變阻器分壓式接法 一種是滑動(dòng)變阻器限流式接法 例3 下表中所列數(shù)據(jù)是測(cè)量小燈泡U I關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 分析上表內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是圖 S8 14中的 填 甲 或 乙 圖S8 14 2 試分析所選實(shí)驗(yàn)電路圖存在誤差的原因 審題突破 如何判斷是限流還是分壓 要從題目給的表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算出待測(cè)電阻的大概阻值來(lái)進(jìn)行判斷 解析 1 從表格中的數(shù)據(jù)可以看出 小燈泡的電壓和電流從零開始逐漸變化 甲圖所示電路中滑動(dòng)變阻器采用分壓接法 可以獲得從零開始變化的電壓 符合圖中數(shù)據(jù)的要求 所以應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是甲圖 2 由甲圖可知 電流表的分壓會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差 因?yàn)樾襞莸碾娮栎^小 和電流表內(nèi)阻相差不太大 電流表最好用外接方式 答案 1 甲 2 電流表的分壓 同類延伸 本題中的控制電路使用了分壓接法 分壓接法的特點(diǎn)是電壓和電流可以從零開始調(diào)節(jié) 如測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性 校對(duì)改裝后的電表等電路均要用分壓接法 觸類旁通 在 描繪小電珠的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材 A 小電珠 3 8V 1 5W B 直流電源 電動(dòng)勢(shì)4 5V 內(nèi)阻約0 4 C 電流表 量程0 500mA 內(nèi)阻約0 5 D 電壓表 量程0 5V 內(nèi)阻約5k E 滑動(dòng)變阻器R1 0 5 額定電流2A F 滑動(dòng)變阻器R2 0 50 額定電流1A G 開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 如果既要滿足測(cè)量要求 又要使測(cè)量誤差較小 應(yīng)選擇圖S8 15所示的四個(gè)電路中的 應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是 圖S8 15 答案 丙 E