2020版高考物理大一輪復習 第八章 實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線課件 教科版.ppt

,大一輪復習講義,實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線,第八章恒定電流,NEIRONGSUOYIN,內容索引,過好雙基關,研透命題點,回扣基礎知識 訓練基礎題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,過好雙基關,1.實驗原理 (1)測多組小電珠的U、I的值，并繪出IU圖像； (2)由圖線的斜率反映電流與電壓和 的關系. 2.實驗器材 小電珠“3.8 V,0.3 A”、電壓表“03 V15 V”、電流表“00.6 A3 A”、 、學生電源、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆.,基本實驗要求,溫度,滑動變阻器,3.實驗步驟 (1)畫出電路圖(如圖1甲所示). (2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動變 阻器、學生電源、開關用導線連接成如 圖乙所示的電路. (3)測量與記錄 移動滑動變阻器觸頭位置，測出12組左 右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入自己設計的表格中. (4)數(shù)據(jù)處理 在坐標紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標系. 在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點. 將描出的點用 的曲線連接起來，得到小電珠的伏安特性曲線.,平滑,圖1,4.實驗器材選取 (1)原則：安全；精確；操作方便. (2)具體要求 電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A. 用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流. 電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值. 電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的 以上. 從便于操作的角度來考慮，限流式接法要選用總阻值與待測電阻 的滑動變阻器，分壓式接法要選用總阻值 的滑動變阻器.,相近,較小,1.注意事項 (1)電路的連接方式： 電流表應采用 接法：因為小電珠(3.8 V,0.3 A)的電阻很小，與量程為0.6 A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大. 滑動變阻器應采用 接法：目的是使小電珠兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化. (2)閉合開關S前，滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為0的一端，使開關閉合時小電珠的電壓能從0開始變化，同時也是為了防止開關剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲.,規(guī)律方法總結,外,分壓式,(3)IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點要密，以防出現(xiàn)較大誤差. 2.誤差分析 (1)由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值 于真實值. (2)測量時讀數(shù)帶來誤差. (3)在坐標紙上描點、作圖帶來誤差.,大,研透命題點,例1(2017全國卷23)某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表 (量程3 V，內阻3 k)；電流表 (量程0.5 A，內阻0.5 )；固定電阻R0(阻值1 000 )；滑動變阻器R(阻值09.0 )；電源E(電動勢5 V，內阻不計)；開關S；導線若干. (1)實驗要求能夠實現(xiàn)在03.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，在虛線框中畫出實驗電路原理圖.,命題點一教材原型實驗,答案見解析圖,解析電壓表量程為3 V，要求能夠實現(xiàn)在03.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，需要給電壓表串聯(lián)一個定值電阻擴大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動變阻器采用分壓式接法，小燈泡的電阻RL 11.875 ，因 ，故電流表用外接法，實驗電路原理圖如圖所示.,(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示. 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率_(填“增大”“不變”或“減小”).,圖2,解析由I-U圖像知，圖像中的點與坐標原點連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大，根據(jù)電阻定律R 知，燈絲的電阻率增大.,增大,增大,(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率.閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為_ W，最大功率為_ W.(結果均保留兩位小數(shù)),0.39,1.17,解析當滑動變阻器的阻值最大為9.0 時，電路中的電流最小，燈泡實際功率最小，由E0UI(Rr)得U10I4，作出圖線如圖所示.,由交點坐標可得U11.78 V，I1221 mA，P1U1I10.39 W；當滑動變阻器電阻值R0時，燈泡消耗的功率最大，由E0UI(Rr)得，IU4，作出圖線如圖所示.由交點坐標可得，U23.70 V，I2315 mA，最大的功率為P2U2I21.17 W.,變式1(2018山東省泰安市上學期期末)某同學研究小燈泡的伏安特性曲線，所使用的器材有： 小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)； 電壓表V(量程5 V，內阻3 k)； 電流表A(量程0.3 A，內阻0.5 )； 固定電阻R0(阻值1.0 )； 滑動變阻器R(阻值09.0 ) 電源E(電動勢5 V，內阻不計)； 開關S，導線若干；,(1)實驗要求能夠實現(xiàn)在00.32 A的范圍內對小燈泡進行測量，利用上述器材，設計電路，在虛線框中畫出實驗電路原理圖.,答案見解析圖,解析因本實驗需要電流從零開始調節(jié)，因此應采用滑動變阻器分壓接法；由于電流表量程較小，為了擴大電流表量程，將R0和電流表并聯(lián)，因并聯(lián)后的電流表內阻RA滿足 ，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：,(2)實驗測得該小燈泡的伏安特性曲線如圖3甲所示.由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_(填“增大”“不變”或“減小”)；設A為實驗曲線上的某點，過A點的切線斜率為k1，坐標原點與A點連線的斜率為k2，在對應 A點時小燈泡的電阻為_.,增大,圖3,(3)用另一電源E0(電動勢3 V，內阻1.0 )和題給器材連接成如圖乙所示的電路，調節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率.閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為_ W.(結果保留2位有效數(shù)字),0.21(0.200.23均可),解析當滑動變阻器接入電路中的阻值最大時，燈泡的功率最小，將R等效為電源內阻，則電源電動勢為3 V，等效內阻為10 ，則有：U310I.作出電源的IU圖像如圖中直線所示. 由圖線交點可知，燈泡電壓為U1.12 V，電流I188 mA0.188 A，則最小功率PUI1.120.188 W0.21 W.,變式2(2018河南省鶴壁市調研)給定下列器材來研究某一小燈泡L的伏安特性曲線. A.規(guī)格為“9 V9 W”的小燈泡L一個 B.直流電流表 (量程50 mA，內阻r1為30 ，示數(shù)用I1表示) C.直流電流表 (量程0.2 A，內阻r2為6 ，示數(shù)用I2表示) D.直流電壓表 (量程6 V，內阻約為20 k，示數(shù)用U1表示) E.直流電壓表 (量程10 V，內阻約為30 k，示數(shù)用U2表示) F.定值電阻R，阻值為1.2 G.直流電源，電動勢E12 V，內阻不計 H.滑動變阻器a，最大阻值為500 I.滑動變阻器b，最大阻值為10 J.開關一個，導線若干,(1)為了減小實驗誤差，更好地描繪小燈泡的伏安特性曲線，滑動變阻器應選用_(填寫對應器材前的字母序號)，其理由是滑動變阻器在電路中應起_(填“分壓”或“限流”)作用.,解析本實驗要測量小燈泡的伏安特性曲線，故小燈泡兩端的電壓要從0開始變化，則滑動變阻器應該起分壓作用，故應選用總阻值較小的I.,I,分壓,(2)在虛線框中畫出實驗原理圖.,解析對小燈泡由IL 1 A可知，所給電流表的量程都較小，故應改裝為量程較大的電流表.利用 與定值電阻R并聯(lián)，恰好可以改裝成量程為1.2 A的電流表，由于小燈泡額定電壓為9 V，故選擇量程為10 V的電壓表.由于電流表的內阻已知，選擇電流表內接法，故電路圖如圖所示.,答案見解析圖,(3)用所選器材的示數(shù)分別寫出小燈泡兩端電壓UL和電流IL的表達式UL_，IL_. (4)測量多組UL、IL數(shù)據(jù)，作出小燈泡的伏安特性曲線.,解析由電路圖可得U2ULUR，而URUA2I2r2， 故ULU2I2r2U26I2，ILI2IRI2 6I2.,U26I2,6I2,例2(2018山西省重點中學協(xié)作體期末)太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件.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板在沒有光照時(沒有儲存電能)的IU特性.所用的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關S及導線若干.,命題點二實驗拓展與創(chuàng)新,圖4,(1)為了達到上述目的，實驗電路應選用圖4甲中的_(填“a”或“b”).,a,解析用題圖a可以在電池板上得到從零開始的電壓，故應選a圖；,(2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖乙所示的IU圖像.由圖可知，當電壓小于2.00 V時，太陽能電池板的電阻_(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.80 V時，太陽能電池板的電阻為_ .,很大,1 000,解析由題圖可知，當電壓小于2.00 V時，通過太陽能電池板的電流幾乎為零，故太陽能電池板的電阻很大；當電壓為2.80 V時，電流為2.8 mA，則可知太陽能電池板的電阻為R 1 000 ；,(3)當有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時的電動勢為_ V.若把它與阻值為1 k的電阻連接構成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是_%.(結果保留三位有效數(shù)字),解析由UI圖線可知，電池板作為電源時的電動勢為2.80 V；若把它與阻值為1 k的電阻連接構成一個閉合電路，則畫出此電阻的UI圖線，與電池板的UI圖線交于一點，讀出U1.80 V，I1.80 mA，該電池板的效率是 100% 100%64.3%.,2.80,64.3(64.164.5均對),變式3(2018四川省涼山州三模)某實驗小組要探究一小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡在不同電壓下的實際功率，實驗電路如圖5甲所示：,(1)閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應在_端.(填“a”或“b”),解析此電路是分壓電路，滑動變阻器的aP部分與小燈泡并聯(lián)，開始時應使小燈泡兩端電壓最小，故滑片應置于a端；,a,圖5,(2)閉合開關，把滑片P向另一端移動過程中，發(fā)現(xiàn)電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)且讀數(shù)幾乎不變，則電路中出現(xiàn)故障的元件可能是_.(填“A”或“B”) A.小燈泡B.滑動變阻器,解析電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)，說明燈泡所在電路正常，電壓表與電流表讀數(shù)幾乎不變，說明滑動變阻器沒有起到應有的作用，故可能存在故障的是滑動變阻器，故選B；,B,(3)該小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示，可判定在圖乙中小燈泡的功率P與加在其兩端電壓的平方U2的圖像正確的是_.(選填“1”、“2”或“3”),解析由P ，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，P隨U2的變化變緩，即圖線為3；,3,(4)某同學將兩個完全相同的這種小燈泡并聯(lián)接在電源兩端，已知電源的電動勢E3 V、內阻r2 ，則此時每個小燈泡的實際功率為_.(結果保留兩位有效數(shù)字),解析燈泡兩端的電壓為U，流過每個燈泡的電流為I，則EU2Ir，得U34I，在題圖丙中畫出電源的UI圖線如圖所示 交點坐標U2.20 V，I0.20 A，所以每個小燈泡的實際功率為：PUI0.44 W.,0.44(0.420.46),變式4(2018江西省七校第一次聯(lián)考)某實驗小組設計了如圖6甲所示的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內阻RV約10 k，電流表量程為0.5 A，內阻RA4.0 ，R為電阻箱.,圖6,(1)該實驗小組首先利用該電路進行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實驗.閉合開關，調節(jié)電阻箱，記錄不同情況下的電壓表示數(shù)U1、電流表示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在IU坐標系中，將各組U1、I的數(shù)值標記在相應位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示.為了完成該實驗，應將導線c端接在_(選填“a”或“b”)點；,a,解析利用伏安法測電阻，由題圖乙中曲線可知熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內阻，所以采用電流表采用外接法，故導線c應接在a點；,(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計算可得外電路的電壓U2，U2的計算式為_；(用U1、I、R和RA表示),U2U1I(RRA),解析路端電壓U2等于外部各部分上的電壓之和，則根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知外電壓U2U1I(RRA),(3)實驗小組利用(2)中的公式，計算出各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在IU坐標系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖像分析可知，電源的電動勢E_ V，內電阻r_ ；,解析直線與U軸的交點為電動勢，直線的斜率絕對值的倒數(shù)為內阻的大小；由題圖乙中直線可知電源的電動勢為6.0 V，內電阻為r 5.0 .,6.0,5.0(4.85.2均可),(4)實驗中，當電阻箱的阻值調到8.5 時，熱敏電阻消耗的電功率P_ W.(保留兩位有效數(shù)字),解析等效電源內阻r04.0 5.0 8.5 17.5 ； 在題圖乙中作等效電源的IU圖像，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點坐標為(2.1,0.22)，所以熱敏電阻的電功率為P2.10.22 W0.46 W.,0.46(0.440.48均可),