（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)7 測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線學(xué)案.doc

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實(shí)驗(yàn)7　測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線 [考綱解讀]　(1)會(huì)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線。(2)會(huì)分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律。 注意事項(xiàng) 1.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法。 2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 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.保護(hù)元件安全：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。加在小燈泡兩端的電壓不要超過(guò)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(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。  熱點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn) 【例1】　有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4 V　2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)電珠的I－U圖線。有下列器材供選用： A.電壓表(0～5 V，內(nèi)阻10 kΩ) B.電壓表(0～10 V，內(nèi)阻20 kΩ) C.電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻1 Ω) D.電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.4 Ω) E.滑動(dòng)變阻器(5 Ω，1 A) F.滑動(dòng)變阻器(500 Ω，0.2 A) (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用______，電流表應(yīng)選用______。(用序號(hào)字母表示) (2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓從零開(kāi)始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__________。(用序號(hào)字母表示) (3)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把圖1中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖。 圖1 解析　(1)因小電珠的額定電壓為4 V，為保證安全，選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確，故選用0～5 V的電壓表，故選A；由P＝UI得，小電珠的額定電流I＝＝0.5 A，故應(yīng)選擇0～0.6 A量程的電流表，故選D。 (2)由題意可知，電壓從零開(kāi)始變化，并要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E。 (3)小電珠內(nèi)阻R＝＝8 Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小電珠內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法，故電路圖和實(shí)物連接圖如圖所示。 答案　(1)A　D　(2)E　(3)圖見(jiàn)解析 1.滑動(dòng)變器的選?。涸诜謮弘娐分校话氵x用全電阻小于用電器電阻的滑動(dòng)變阻器。在限流電路中，一般選用全電阻和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動(dòng)變阻器。 2.滑動(dòng)變阻器的兩種連接方式 兩種接法的電路圖 負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍 ～E 0～E 3.兩種接法的適用條件 (1)限流式接法適合測(cè)量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的最大電阻還小)。 (2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的最大電阻要大)。 (3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法。 4.實(shí)驗(yàn)器材的選擇 (1)原則：①安全；②準(zhǔn)確；③操作方便。 (2)具體要求： ①電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流。干電池中電流一般不允許超過(guò)0.6 A。 ②用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流。 ③電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值。 ④電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上。 ⑤從便于操作來(lái)考慮，限流式接法要選用與待測(cè)電阻相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用小阻值滑動(dòng)變阻器。 5.電流表、電壓表測(cè)電阻兩種方法的比較選擇 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路圖 誤差原因 電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA 電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V 電阻測(cè)量值 R測(cè)＝＝Rx＋RA＞Rx，測(cè)量值大于真實(shí)值 R測(cè)＝＝＜Rx，測(cè)量值小于真實(shí)值 適用條件 RA?Rx RV?Rx 口訣 大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測(cè)量，測(cè)量值偏大) 小外偏小(小電阻用外接法測(cè)量，測(cè)量值偏小) 【例2】　(201610月浙江選考)“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)，要求采用分壓電路，電流表外接。小王的連線如圖2甲所示，閉合開(kāi)關(guān)S前請(qǐng)老師檢查，老師指出圖中標(biāo)示的①、②兩根連線有一處錯(cuò)誤，錯(cuò)誤連線是__________(填“①”或“②”)；圖中標(biāo)示的③、④和⑤三根連線有一處錯(cuò)誤，錯(cuò)誤連線是__________(填“③”、“④”或“⑤”)。小王正確連線后，閉合開(kāi)關(guān)S前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片C移到________(填“A”或“B”)處。閉合開(kāi)關(guān)S，此時(shí)電壓表讀數(shù)為_(kāi)_______V，緩慢移動(dòng)滑片C至某一位置時(shí)，電流表指針如圖乙所示，電流表的示數(shù)為_(kāi)_______A。 圖2 解析　電路要求采用分壓式接法，則連線①是錯(cuò)誤的，應(yīng)接A處；電流表要求外接，連線④應(yīng)接電流表的“－”接線柱；閉合開(kāi)關(guān)S前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片C移到A處；閉合開(kāi)關(guān)S，此時(shí)電壓表讀數(shù)為0 V；緩慢移動(dòng)滑片C至某一位置時(shí)，電流表的示數(shù)為0.32 A。 答案?、佟、堋　0　0.32 熱點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 【例3】　(20164月浙江選考)在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定電壓為2.5 V、電流為0.3 A。 圖3 (1)部分連線的實(shí)物照片如圖3甲所示，請(qǐng)完成實(shí)物連接圖； (2)某次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.18 A，電壓表的指針如圖乙所示，則電壓為_(kāi)_________V，此時(shí)小燈泡的功率是__________W； (3)正確測(cè)量獲得的伏安特性曲線是下列圖象中的______(填字母)。 解析　(1)小燈泡額定電壓為2.5 V，故電壓表選擇0～3 V的量程；測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí)，電壓表、電流表需從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；電流表采用外接法，故實(shí)物連接圖如圖所示。 (2)結(jié)合量程可讀出電壓表的示數(shù)在1.48～1.50 V，故小燈泡的功率P＝UI＝0.181.48 W≈0.27 W。 (3)隨著電壓的增大，小燈泡的電阻越來(lái)越大，故C正確。 答案　(1)如解析圖所示　(2)1.48～1.50　0.27　(3)C 1.圖4為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V。 圖4 (1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟： ①閉合開(kāi)關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使它靠近滑動(dòng)變阻器________(填“左端”或“右端”)的接線柱； ②閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，________； ③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，……根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。 (2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖。 解析　（1）滑動(dòng)變阻器為分壓式接法，故閉合開(kāi)關(guān)前，小燈泡兩端的電壓為零，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使它靠近滑動(dòng)變阻器左端的接線柱。閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓。 （2）與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖如圖所示。 答案　（1）①左端?、谠黾有襞輧啥说碾妷?，記錄電流表和電壓表的多組數(shù)據(jù)，直至電壓達(dá)到其額定電壓。 （2）見(jiàn)解析圖 2.（201811月浙江選考）為了比較精確地測(cè)定阻值未知的定值電阻R，小明設(shè)計(jì)了如圖5甲所示的電路。 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的滑片滑至合適位置保持不變，將c點(diǎn)先后與a、b點(diǎn)連接，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大，電流表示數(shù)基本不變，則測(cè)量時(shí)應(yīng)將c點(diǎn)接　　　　（選填“a點(diǎn)”或“b點(diǎn)”），按此連接測(cè)量，測(cè)量結(jié)果　　　?。ㄟx填“小于”“等于”或“大于”）Rx的真實(shí)值。 （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)，在圖乙中描點(diǎn)，作出了2條圖線。你認(rèn)為正確的是　　　　?。ㄟx填“①”或“②”），并由圖線求出電阻Rx＝　　　　　 Ω。（保留2位有效數(shù)字） 圖5 解析　（1）由題中表述知，c先后與a、b試觸，電壓表變化比較大，故電流表的電阻對(duì)電路影響比較大，所以應(yīng)該使用電流表外接法，即接a點(diǎn)，測(cè)量值比真實(shí)值偏小。 （2）根據(jù)電路的接法，當(dāng)電流為零時(shí)電壓表示數(shù)也為零，故圖線過(guò)原點(diǎn)，選②，由斜率的倒數(shù)即為電阻阻值可知，R＝7.5 Ω。 答案?。?） a點(diǎn)　小于　（2）②　7.50.2 3.用下列器材組裝成描繪電阻R0伏安特性曲線的電路，請(qǐng)將如圖6所示實(shí)物連線成為實(shí)驗(yàn)電路。 微安表μA（量程200 μA，內(nèi)阻約200 Ω）； 電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻約10 kΩ）； 電阻R0（阻值約20 kΩ）； 滑動(dòng)變阻器R（最大阻值50 Ω，額定電流1 A）； 電池組E（電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)）； 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。 圖6 解析　由于＝0.5，＝100，可以看出R0?RA，故采用電流表內(nèi)接法。因描繪R0的伏安特性曲線，又因?yàn)殡娮鑂0的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的阻值，故采用分壓接法。畫出電路原理圖如圖所示。把實(shí)物與原理圖結(jié)合起來(lái)完成連線，注意電壓表、電流表的正、負(fù)接線柱，保證電流從正接線柱進(jìn)從負(fù)接線柱出，連線如圖所示。 答案　見(jiàn)解析