高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題七 實驗八 描繪小燈泡的伏安特性曲線課件 新人教版.ppt

實驗八描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗準(zhǔn)備實驗?zāi)康?通過實驗來描繪小燈泡的伏安特性曲線 并分析曲線的變 化規(guī)律 實驗原理金屬導(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 一個燈泡 不正常發(fā)光和正常發(fā)光時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 本實驗通過描繪伏安特性曲線的方法來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 實驗器材小燈泡 電流表 電壓表 滑動變阻器 電源 開關(guān) 導(dǎo)線 坐標(biāo)紙 實驗過程實驗步驟 1 按電路圖連接好電路 實驗電路圖如圖S8 1所示 實物接線圖如圖S8 2所示 圖S8 1 圖S8 2 2 檢查無誤后 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 用描點法在坐標(biāo)紙上標(biāo)出各組I U值的對應(yīng)點位置 3 用平滑曲線將各點依次連接起來 4 分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律 實驗分析誤差分析 1 由于電壓表不是理想電表 內(nèi)阻并非無窮大 對電路的 影響會帶來誤差 2 在坐標(biāo)紙上描點 作圖會帶來誤差 注意事項 1 為減小實驗誤差 測量電路應(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 滑動變阻器 應(yīng)采用分壓式連接 基礎(chǔ)檢測 2013年江蘇卷 為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系 小明測量小燈泡的電壓U和電流I 利用P UI得到電功率 實 驗所使用的小燈泡規(guī)格為 3 0V 1 8W 電源為12V的電 池 滑動變阻器的最大阻值為10 1 準(zhǔn)備使用的實物電路如圖S8 3所示 請將滑動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描點在坐標(biāo)紙上 并作出了一條直線 如圖S8 4所示 請指出圖象中不恰當(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1 滑動變阻器的分壓式與限流式的接法 重點歸納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現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時 如測定導(dǎo)體的伏安特性 校對改裝后的電表等電路 當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R0 且實驗要求的電壓變化范圍較大 或要求測量多組數(shù)據(jù) 時 因為若用限流法 RL兩端電壓變化不明顯 若采用限流接法 電路中實際電壓 或電流 的最小值仍 超過RL的額定值時 只能采用分壓接法 2 下列情況可選用限流式接法 測量時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變阻器的額定電流太小 不能滿 足分壓式接法的要求時 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 可考慮安裝簡便和節(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 滑動變阻器R 阻值范圍0 10 學(xué)生電源E 電動勢6V 內(nèi)阻不計 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 甲 乙 丙 丁 圖S8 5 1 甲同學(xué)設(shè)計了如圖S8 5甲所示的電路來進(jìn)行測量 當(dāng)通過L的電流為0 46A時 電壓表的示數(shù)如圖乙所示 其讀數(shù)為 V 此時L的電阻為 2 乙同學(xué)又設(shè)計了如圖丙所示的電路來進(jìn)行測量 電壓表指針指在最大刻度時 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)計電路 請你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材 在圖丁所示的虛線框內(nèi)補畫出實驗電路圖 并在圖上標(biāo)明所選器材代號 解析 1 因為電壓表的量程為3V 所以分度值為0 1V 2 串聯(lián)一個定值電阻 相當(dāng)于增加了電壓表的量程 因為電壓表內(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 因為電壓表滿偏 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)一個分流電阻 實驗電路圖如圖 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 考點練透 1 2015年寧夏銀川校級一模 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 實驗室中有下列器材 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)確地測量電阻Rx的阻值 請根據(jù)圖7 5甲虛 線框內(nèi)電路圖的設(shè)計 甲表選用 填 或 乙表選 用 填 或 2 在電阻Rx上加一個豎直向下的力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 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 測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流 所給實驗器材沒有電壓表 可以用已知內(nèi)阻的電流表與 待測電阻并聯(lián) 測出電阻兩端電壓 另一個電流表 串聯(lián)在電 路中測電路電流 故甲表用 乙表用 2 電阻Rx兩端電壓U I1r1 通過電阻Rx的電流I I2 I1 3 由圖2所示圖象可知 圖象具有對稱性 當(dāng)正反向壓力大小相等時 對應(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B較合適 故選B 答案 1 3 當(dāng)正反向壓力大小相等時 對應(yīng)的電阻阻值相等 Rx 14 2F 4 B 2 2013年天津卷 要測繪一個標(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 電動勢為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 導(dǎo)線若干 1 實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的 填字母代號 A 滑動變阻器 最大阻值20 額定電流1A B 滑動變阻器 最大阻值1750 額定電流0 3A 2 實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖 填字母代號 A B C D 3 實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖S8 8所示 如果將這個小燈泡接到電動勢為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驗的器材選用 電路選用及實驗數(shù)據(jù)處理 意在考查考生實驗分析及數(shù)據(jù)處理的能力 1 描繪小燈泡伏安特性曲線實驗要求電壓調(diào)節(jié)范圍大 因此滑動變阻器采用分壓式 為使調(diào)節(jié)過程中電壓變化盡可能均勻 選用最大阻值較小的滑動變阻器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 兩個圖線的交點即為小燈泡接在電源兩端時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2 圖象法處理數(shù)據(jù) 重點歸納畫I U圖線時 不要畫成折線 要用平滑曲線連接 如果有個別偏離較遠(yuǎn)的點應(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隨溫度的升高而變大 某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象 親自動手通過實驗描繪這樣一個電阻器的伏安特性曲線 可供選擇的實驗器材有 A 待測電阻器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)一個和導(dǎo)線若干 1 實驗時 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 請在方框內(nèi)畫出實驗電路圖 2 按照正確的電路圖 該同學(xué)測得實驗數(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是電阻器兩端的實際電壓 請通過計算補全表格中的空格 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)將本實驗中的電阻器Rx以及給定的定值電阻R0二者串聯(lián)起來 接在本實驗提供的電源兩端 則電阻器的實際功率是 W 計算結(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圖線的交點可得此時電阻器的電壓UR 0 9V 電流I 0 35A 電阻器的實際功率為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 實驗室提供下列器材 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 滑動變阻器R1 最大阻值為5 最大允許電流為2A F 滑動變阻器R2 最大阻值為500 最大允許電流為0 5A G 電源E 電動勢3V 內(nèi)阻為0 25 H 電鍵 導(dǎo)線若干 1 為了更好地完成實驗 應(yīng)選擇的器材為 電流表 電壓表 滑動變阻器 填器材前面的字母 2 請你在下面的方框中作出實驗原理圖 圖S8 11 3 正確連接電路后 該同學(xué)測出如下表所示的實驗數(shù)據(jù) 請你在如圖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 硅光電池在無光照時不產(chǎn)生電能 可視為一電子元件 某實驗小組設(shè)計如圖S8 12甲電路 給硅光電池加反向電壓 硅光電池負(fù)極接高電勢點 正極接低電勢點 探 究其在無光照時的反向伏安特性 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 直流電源電動勢E約為12V 內(nèi)阻不計 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 某次測量時 電壓表 示數(shù)如圖丙 則U1 V 可算出通過硅光電池的反向電流大小為 mA 計算結(jié)果保留兩位小數(shù) 該小組測出大量數(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)對應(yīng)的5個坐標(biāo)點 如圖S8 13所示 請你標(biāo)出余下的4個坐標(biāo)點 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 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 用滑動變阻器控制電路時 有兩種接法 一種是滑動變阻器分壓式接法 一種是滑動變阻器限流式接法 例3 下表中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù) 1 分析上表內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)可知 應(yīng)選用的實驗電路圖是圖 S8 14中的 填 甲 或 乙 圖S8 14 2 試分析所選實驗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)計算出待測電阻的大概阻值來進(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)選用的實驗電路圖是甲圖 2 由甲圖可知 電流表的分壓會造成實驗誤差 因為小燈泡的電阻較小 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 分壓接法的特點是電壓和電流可以從零開始調(diào)節(jié) 如測定導(dǎo)體的伏安特性 校對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 的實驗中備有下列器材 A 小電珠 3 8V 1 5W B 直流電源 電動勢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 滑動變阻器R1 0 5 額定電流2A F 滑動變阻器R2 0 50 額定電流1A G 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 如果既要滿足測量要求 又要使測量誤差較小 應(yīng)選擇圖S8 15所示的四個電路中的 應(yīng)選用的滑動變阻器是 圖S8 15 答案 丙 E