2019高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗9 描繪小電珠的伏安特性曲線課件 新人教版.ppt

實驗9描繪小電珠的伏安特性曲線 一 實驗目的1 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 實驗原理1 測多組小電珠的U I的值 并繪出I U圖象 2 由圖象的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系 三 實驗器材學生電源 4 6V直流 或電池組 小電珠 3 8V 0 3A 電流表 電壓表 滑動變阻器 開關(guān) 坐標紙 導線若干 四 實驗步驟1 連接電路用導線連接成如圖所示電路 2 移動滑動變阻器滑片的位置 測出多組電壓值U和電流值I填入表格 3 拆除電路 整理儀器 五 數(shù)據(jù)處理1 在坐標紙上以U為橫軸 I為縱軸 建立坐標系 2 在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點 3 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 六 誤差分析1 系統(tǒng)誤差 電表內(nèi)阻對電路的影響帶來的誤差 2 偶然誤差 1 電壓表 電流表的讀數(shù)帶來的誤差 2 在坐標紙上描點 作圖帶來的誤差 七 注意事項1 電流表外接法 本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小 因此測量電路必須采用電流表外接法 2 滑動變阻器應采用分壓式連接本實驗要作出U I圖象 要求測出一組包括零在內(nèi)的電流 電壓值 故控制電路必須采用分壓接法 3 保護元件安全 閉合開關(guān)S前 滑動變阻器的滑片應移到使小電珠分得電壓為零的一端 防止開關(guān)剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲 命題點一 命題點二 命題點三 實驗器材的選擇實驗器材的原則和注意事項1 儀器選擇的一般步驟 1 首先選擇唯一性的器材 2 粗畫電路圖 暫不接電流表和電壓表 3 估算回路中電流和電壓的最大值 在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下 結(jié)合已知器材的規(guī)格 確定實驗電路和實驗器材 2 實驗器材的要求 1 電源允許的最大電流不能小于電路中的實際最大電流 2 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 3 電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值 4 電壓表或電流表的指針應偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上 命題點一 命題點二 命題點三 例1 2016 天津卷 某同學想要描繪標有 3 8V0 3A 字樣小燈泡L的伏安特性曲線 要求測量數(shù)據(jù)盡量精確 繪制曲線完整 可供該同學選用的器材除開關(guān) 導線外 還有 電壓表V1 量程0 3V 內(nèi)阻等于3k 電壓表V2 量程0 15V 內(nèi)阻等于15k 電流表A1 量程0 200mA 內(nèi)阻等于10 電流表A2 量程0 3A 內(nèi)阻等于0 1 滑動變阻器R1 0 10 額定電流2A 滑動變阻器R2 0 1k 額定電流0 5A 定值電阻R3 阻值等于1 定值電阻R4 阻值等于10 定值電阻R5 阻值等于1k 電源E E 6V 內(nèi)阻不計 命題點一 命題點二 命題點三 1 請畫出實驗電路圖 并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁 2 該同學描繪出的I U圖象應是下圖中的 答案 1 2 B 命題點一 命題點二 命題點三 解析 1 根據(jù)需要 電壓表V1 3V 內(nèi)阻3k 需要串聯(lián)定值電阻R5 1k 可以將量程擴大為4V 電流表A1 200mA 內(nèi)阻10 需要并聯(lián)定值電阻R4 10 可以將量程擴大為0 4A 滑動變阻器R2阻值太大 連續(xù)性不好 應選擇R1 電路圖采用分壓外接法 電路如答案圖所示 2 隨溫度升高 小燈泡阻值增大 故選項B正確 命題點一 命題點二 命題點三 實驗電路設(shè)計與數(shù)據(jù)處理電學實驗電路設(shè)計的思路與方法1 首先應明確題目的要求 看清題目要求測量什么物理量 驗證 探究什么物理規(guī)律 或要求設(shè)計達到何種標準的電路等 其設(shè)計原則是安全 方便 經(jīng)濟 2 在測量電路中 一般有電流表內(nèi)接和外接兩種方法 對于給定電表內(nèi)阻的情況 應先比較R0與待測電阻Rx的關(guān)系 其中R0 若Rx R0 則設(shè)計為電流表內(nèi)接法 若Rx R0 則設(shè)計為電流表外接法 若電表量程不合適 往往還要用定值電阻對電表進行改裝 命題點一 命題點二 命題點三 3 控制電路有滑動變阻器的分壓式和限流式兩種接法 兩種接法的選擇方法如下 1 采用限流式接法時不能控制電流 或電壓 滿足實驗要求 即滑動變阻器阻值調(diào)到最大 待測電阻上的電流 或電壓 仍超過電流表 或電壓表 的量程 或超過待測電阻的額定電流 或額定電壓 則必須選用分壓式接法 2 若待測電阻的阻值比滑動變阻器的最大電阻大得多 以致在限流電路中 滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時 待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時 應改用分壓式接法 3 若實驗中要求測量電路中電壓從0開始連續(xù)變化 則必須采用分壓式接法 4 兩種電路均可使用的情況下 應優(yōu)先采用限流式接法 因為限流式接法電路簡單 耗能低 命題點一 命題點二 命題點三 例2 2017 全國卷 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 8V 額定電流0 32A 電壓表V 量程3V 內(nèi)阻3k 電流表A 量程0 5A 內(nèi)阻0 5 固定電阻R0 阻值1000 滑動變阻器R 阻值0 9 0 電源E 電動勢5V 內(nèi)阻不計 開關(guān)S 導線若干 1 實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0 3 8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量 畫出實驗電路原理圖 命題點一 命題點二 命題點三 2 實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖 a 所示 由實驗曲線可知 隨著電流的增加小燈泡的電阻 選填 增大 不變 或 減小 燈絲的電阻率 選填 增大 不變 或 減小 命題點一 命題點二 命題點三 3 用另一電源E0 電動勢4V 內(nèi)阻1 00 和題給器材連接成圖 b 所示的電路 調(diào)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(guān)S 在R的變化范圍內(nèi) 小燈泡的最小功率為W 最大功率為W 結(jié)果均保留2位小數(shù) 答案 1 2 增大增大 3 0 391 17 命題點一 命題點二 命題點三 解析 1 由于要求電壓調(diào)節(jié)范圍大 故用分壓式 電壓表量程只有3V 故需串聯(lián)R0改裝為量程為4V的電壓表 小燈泡電阻較小 RL 故用外接法 2 圖中I U圖線上某點與原點連線的斜率代表燈泡在該狀態(tài)下電阻的倒數(shù) 隨電流增大 與原點連線的斜率減小 故電阻增大 由R 故電阻率增大 命題點一 命題點二 命題點三 3 當R 9 時燈泡功率最小 將電阻R與電源視為整體 U E I R r 故U 4V 10 I 作圖法找到燈泡功率Pmin UI 1 75V 0 225A 0 39W當R 0時 燈泡功率最大 電源的路端電壓與電流的關(guān)系U E Ir 故U 4V 1 I 作圖法找到燈泡功率Pmax UI 3 65V 0 32A 1 17W 思維點撥電路圖主要是控制電路 測量電路的連接 小燈泡阻值為小電阻 外接法 電壓從0開始測量 分壓式接法 然后由伏安特性曲線分析阻值的變化 注意縱軸是電流 第 3 問求小燈泡消耗的實際功率較難 因小燈泡的阻值隨電流的變化而變化 通過閉合電路的歐姆定律找到小燈泡實際的電流 電壓值 命題點一 命題點二 命題點三 1 本題考查的內(nèi)容比較多 包括電壓表的擴程 電流表的內(nèi)外接法 滑動變阻器的分壓接法 小燈泡的伏安特性 圖象法求解 綜合性很強 其中求解燈泡在某一電源下消耗的實際功率是?？嫉膬?nèi)容 本題還可以改變問法 如果兩個該燈泡串聯(lián)直接接在某個電源下 每個燈泡消耗的功率是多少 2 電源與小燈泡的伏安特性曲線結(jié)合法電源對電路中小燈泡供電工作 顯然路端電壓與電路中電流滿足關(guān)系U E Ir 整理可得I 即可作出一條電源的伏安特性曲線 同時流經(jīng)小燈泡的電流與其兩端電壓滿足小燈泡的伏安特性曲線 兩線的交點既符合閉合電路的歐姆定律 又滿足小燈泡的伏安特性曲線特點 即為所求的電流與電壓值 命題點一 命題點二 命題點三 實驗的改進與創(chuàng)新以本實驗為背景 通過改變實驗條件 實驗儀器設(shè)置新題目 不脫離教材而又不拘泥于教材 體現(xiàn)開放性 探究性等特點 1 以實驗原理及實驗方法為基礎(chǔ) 探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系 2 實驗對象的變遷 命題點一 命題點二 命題點三 3 數(shù)據(jù)處理方式的改進采用 DIS 數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理 命題點一 命題點二 命題點三 例3在有光照時太陽能電池可以將光能轉(zhuǎn)化為電能 在沒有光照時 太陽能電池可以視為一個電學器件 某實驗小組用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I U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及導線若干 命題點一 命題點二 命題點三 1 為了達到上述目的 應選用哪個電路圖 選填 甲 或 乙 2 該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù) 描點繪出了如圖丙所示的I U圖象 由圖可知 當電壓小于2 0V時 太陽能電池的電阻 選填 很大 或 很小 當電壓為2 8V時 太陽能電池的電阻約為 保留兩位有效數(shù)字 命題點一 命題點二 命題點三 答案 1 甲 2 很大1 0 103解析 1 用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射時 沒有儲存電能 的I U特性 應選用滑動變阻器分壓接法 為電路圖甲 2 由題圖可知 當電壓小于2 0V時 電流幾乎為零 所以太陽能電池的電阻很大 當電壓為2 8V時 對應電流為2 8mA 由歐姆定律可得太陽能電池的電阻約為R 1 0 103 1 2016 江蘇卷 小明同學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系 已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 R隨t的升高而增大 實驗電路如圖所示 控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度 實驗時閉合S 先將開關(guān)K與1端閉合 調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度 分別記下溫度t1 t2 和電流表的相應示數(shù)I1 I2 然后將開關(guān)K與2端閉合 調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1 I2 分別記下電阻箱相應的示數(shù)R1 R2 1 有以下兩種電流表 實驗電路中應選用 A 量程0 100mA 內(nèi)阻約2 B 量程0 0 6A 內(nèi)阻可忽略 2 實驗過程中 要將電阻箱的阻值由9 9 調(diào)節(jié)至10 0 需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕 a b c 正確的操作順序是 將旋鈕a由 0 旋轉(zhuǎn)至 1 將旋鈕b由 9 旋轉(zhuǎn)至 0 將旋鈕c由 9 旋轉(zhuǎn)至 0 3 實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表 請根據(jù)表中數(shù)據(jù) 在方格紙上作出R t圖線 由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R 答案 1 A 2 或 3 見解析圖0 04t 8 8 0 04t 8 6 0 04t 9 0都算對 解析 1 由題干知常溫下金屬電阻阻值約為R 10 由實驗電路知電路中最大電流約為I 150mA 通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可控制電路中的最大電流為100mA 故選A電流表 2 實驗過程中 為保護電路各元件調(diào)節(jié)電阻箱阻值時應遵循從大到小的順序調(diào)節(jié) 3 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點作圖如圖 由圖象結(jié)合數(shù)學知識寫出圖象的解析式為R kt R0 2 2017 廣東湛江一模 現(xiàn)要測定一個額定電壓為2 5V 額定功率約為0 7W的小燈泡的伏安特性曲線 1 為了測量的電壓能從零開始 測量誤差較小 請在圖甲中連好實物電路圖 2 合上開關(guān)前 滑動變阻器的滑片應置于滑動變阻器的 選填 左端 或 右端 3 根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 描繪出的U I圖象如圖乙所示 由圖可知 當燈泡的電壓為1 80V時 小燈泡電阻為 小燈泡的功率為W 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 4 由圖乙可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系 符合該關(guān)系的圖象是圖丙中的 答案 1 見解析 2 左端 3 7 20 45 4 D 解析 1 實物電路圖如圖所示 2 為了讓測量電路中電壓從零開始調(diào)節(jié) 則滑片開始時應滑到最左端 3 2017 廣東茂名一模 現(xiàn)要用伏安法描繪一只標稱值為 2 5V0 6W 小燈泡的I U圖線 有下列器材供選用 A 電壓表 0 3V 內(nèi)阻3k 0 15V 內(nèi)阻10k B 電流表 0 0 6A 內(nèi)阻0 5 0 3A 內(nèi)阻0 1 C 滑動變阻器 10 2A D 滑動變阻器 100 1 0A E 蓄電池 電動勢6V 內(nèi)阻不計 1 為了減小測量誤差 圖中的S1應接 選填 M 或 N 滑動變阻器應選用 用序號字母表示 2 根據(jù)你選擇的電路 用筆畫線代替導線在圖中將實物連接成實驗所需電路圖 3 開關(guān)S閉合之前 滑動變阻器的滑片應該置于 選填 A B 或 AB正中間 端 閉合開關(guān)后 移動滑動變阻器的滑片 電壓表示數(shù)變化明顯 但電流表示數(shù)始終為0 則電路故障為 答案 1 MC 2 見解析 3 A小燈泡斷路 解析 1 由實物圖可知 電路采用了滑動變阻器分壓接法 因燈泡內(nèi)阻較小 故電流表采用外接法 故S1應接在M點 因采用分壓接法 故滑動變阻器采用小電阻 應選用C 2 根據(jù)實驗原理圖畫出實物圖如圖所示 3 為了保證實驗安全 開始時燈泡兩端的電壓應為最小 故滑動變阻器的滑片應在A端 由題意可知 電壓表示數(shù)變化明顯 說明電壓表與電源相連 且滑動變阻器連接正常 而電流表沒有示數(shù)說明電路是斷開的 由電路圖可知 只能是燈泡發(fā)生了斷路故障 4 2017 浙江寧波一模 在測繪小燈泡的伏安特性曲線實驗中 實驗器材如下 待測小燈泡 2 5V 0 5A 雙量程電壓表 中間接線柱3V 內(nèi)阻約為3k 右邊接線柱15V 內(nèi)阻約為15k 雙量程電流表 中間接線柱0 6A 內(nèi)阻約為0 125 右邊接線柱3A 內(nèi)阻約為0 025 滑動變阻器 20 2A 電源 電動勢約為3V 內(nèi)阻未知 開關(guān)一個 導線若干 1 甲同學連好的實物圖如圖所示 乙同學檢查時發(fā)現(xiàn)了多處錯誤 請指出 至少兩處 2 兩同學改正錯誤后 測出如下表所示的7組I U數(shù)據(jù) 請你在圖的坐標紙上建立I U坐標系 標出坐標點 繪出小燈泡的伏安特性曲線 3 根據(jù)繪出的小電珠的伏安特性曲線 該小電珠在電壓為1 8V時的實際電阻為 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 4 關(guān)于本實驗的系統(tǒng)誤差 下列判斷正確的是 A 系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的 電壓越大 誤差越大B 系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的 電流越大 誤差越大C 系統(tǒng)誤差主要是由忽略電源內(nèi)阻引起的 電源內(nèi)阻越大 誤差越大D 系統(tǒng)誤差主要是由電表讀數(shù)時的估讀引起的 電壓越大 誤差越大 答案 1 滑動變阻器接法錯誤 應該接成分壓式 電壓表量程錯誤 應選3V的量程 電流表位置接錯 應選外接法 2 如圖所示 3 10 6 10 4 10 7皆可 4 A 解析 1 本實驗要求電壓和電流從零開始調(diào)節(jié) 滑動變阻器應該用分壓接法 電源的電動勢約為3V 電壓表應該選擇3V的量程 小燈泡的電阻比較小 電流表應該用外接法 3 根據(jù)所畫的I U圖象 當小燈泡電壓為1 8V時 流過小燈泡的電流約為0 17A 小燈泡的電阻R 10 6 4 本實驗的系統(tǒng)誤差主要是由電流表外接 電壓表分流造成的 選項A正確