高考物理創(chuàng)新案例(人教)實(shí)驗(yàn)九 描繪小電珠的伏安特性曲線

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歡迎進(jìn)入物理課堂 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 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(shí)驗(yàn)原理1 用電流表測(cè)出流過(guò)小電珠的電流 用電壓表測(cè)出小電珠兩端的電壓 測(cè)出多組 U I 值 在U I坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn) 用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái) 2 電流表外接 因?yàn)樾‰娭榈碾娮韬苄?如果電流表內(nèi)接 誤差明顯較大 滑動(dòng)變阻器采用分壓式 使電壓能從零開始連續(xù)變化 3 滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法 1 兩種接法比較 2 兩種接法的適用條件 限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻 與滑動(dòng)變阻器總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小 因?yàn)镽x小 限流式中滑動(dòng)變阻器分得電壓大 移動(dòng)滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)范圍大 分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻 比滑動(dòng)變阻器的總電阻大 因?yàn)镽x大 分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配 移動(dòng)滑動(dòng)觸頭電壓變化明顯 便于調(diào)節(jié) 以下幾種情況必須采用分壓接法 a 若采用限流式不能控制電路中電流滿足實(shí)驗(yàn)要求 即不論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 待測(cè)電阻上的電流 或電壓 都會(huì)超過(guò)電流表 或電壓表 的量程 或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流 則必須選用分壓式接法 b 若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭從一端滑到另一端時(shí) 待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 不利于多次測(cè)量求平均值 此時(shí) 應(yīng)改用分壓式接法 c 若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào) 則必須采用分壓式接法 在兩種電路均可使用的情況下 應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法 因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單 耗能低 4 儀器的選擇 1 電表的選擇 先估算電流或電壓值 在選擇電流表或電壓表時(shí) 應(yīng)使指針達(dá)到半偏以上 2 滑動(dòng)變阻器的選擇 實(shí)驗(yàn)電路若采用限流式接法 一般選用阻值適當(dāng)大一些的滑動(dòng)變阻器 但不可過(guò)大 實(shí)驗(yàn)電路若采用分壓式接法 應(yīng)選擇阻值小一些的滑動(dòng)變阻器 以便于調(diào)節(jié) 但要注意其額定電壓和額定電流值 3 電源的選擇 綜合考慮小電珠 電壓表 電流表的量程以及滑動(dòng)變阻器的阻值 保證能為實(shí)驗(yàn)提供合適的電流或電壓 三 實(shí)驗(yàn)器材小電珠 電壓表與電流表 滑動(dòng)變阻器 學(xué)生低壓直流電源 或電池組 開關(guān) 導(dǎo)線若干 坐標(biāo)紙 鉛筆 四 實(shí)驗(yàn)操作1 實(shí)驗(yàn)步驟 1 根據(jù)小電珠上標(biāo)示的額定電壓和額定電流 選定電源的輸出電壓和電表的量程 2 將小電珠 電流表 電壓表 滑動(dòng)變阻器 電源 開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖實(shí) 9 1所示的電路 圖實(shí) 9 1 3 將滑動(dòng)變阻器的觸頭移動(dòng)到右端 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 讀出并記錄多組U I數(shù)值 將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中 4 斷開開關(guān) 拆除電路 整理儀器 2 數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中的U I數(shù)據(jù)記入下表中 1 在坐標(biāo)紙上以U為橫軸 I為縱軸建立坐標(biāo)系 選取合適的標(biāo)度 2 在坐標(biāo)紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 用一條平滑的曲線把這些點(diǎn)連起來(lái) 得到小電珠的伏安特性曲線 五 注意事項(xiàng)1 電路的連接方式 電流表應(yīng)采用外接法 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 2 閉合開關(guān)前 滑片應(yīng)移到使小電珠的電壓為0的一端 3 在I U圖線彎曲處 繪點(diǎn)要密 4 I U圖線上各點(diǎn)要用平滑曲線連接 六 誤差分析1 由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差 2 電流表 電壓表的讀數(shù)帶來(lái)誤差 要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3 在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 作圖帶來(lái)誤差 例1 2011 海淀模擬 在 描繪小電珠的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下 1 在上述器材中 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 電流表應(yīng)選 2 在圖實(shí) 9 2中用筆畫線代替導(dǎo)線 把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路 圖實(shí) 9 2 3 利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在I U坐標(biāo)系中 描繪出了圖實(shí) 9 3所示的小電珠的伏安特性曲線 根據(jù)此圖給出的信息 可以判斷出圖實(shí) 9 4中正確的是 圖中P為小電珠功率 圖實(shí) 9 3 圖實(shí) 9 4 圖實(shí) 9 5 答案 1 R1A2 2 見(jiàn)解析圖 3 BD 例2 2010 浙江高考 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)測(cè)得電流 電壓的數(shù)據(jù)如下表所示 1 用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線 2 為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系 已作出電阻隨電流的變化曲線如圖實(shí) 9 6所示 請(qǐng)指出圖線的特征 并解釋形成的原因 圖實(shí) 9 6 解析 1 圖實(shí) 9 7 2 電阻隨電流增大存在三個(gè)區(qū)間 電阻隨電流的變化快慢不同第一區(qū)間電流很小時(shí) 電阻變化不大 第二區(qū)間燈絲溫度升高快 電阻增大快 第三區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能 燈絲溫度升高變慢 電阻增大也變慢 答案 見(jiàn)解析 1 在描繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí) 采用如圖實(shí) 9 8所示的電路 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí) 電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動(dòng) 下列原因可能的是 A 燈泡中燈絲已燒斷B 滑片接觸不良C 燈泡內(nèi)部短路D 滑動(dòng)變阻器A端接觸不良 圖實(shí) 9 8 解析 由圖知 若電壓表的電阻無(wú)窮大 移動(dòng)滑片時(shí) 因電流表示數(shù)有變化 故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點(diǎn) 故A錯(cuò) 若滑片接觸不良 電路中不可能有電流 故B錯(cuò) 若滑動(dòng)變阻器A端接觸不良 滑片移動(dòng)時(shí)電流表和電壓表讀數(shù)均變 故D錯(cuò) 若燈泡內(nèi)部短路則燈泡兩端電壓為零 電壓表指針不變 移動(dòng)滑片時(shí) 只有電流表指針變化 故選C 答案 C 2 在如圖實(shí) 9 9甲所示的電路中 電源電動(dòng)勢(shì)為3 0V 內(nèi)阻不計(jì) L1 L2 L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡 這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示 當(dāng)開關(guān)S閉合后 圖實(shí) 9 9 A 通過(guò)L1的電流為通過(guò)L2的電流的2倍B L1的電阻為7 5 C L1消耗的電功率為0 75WD L2消耗的電功率為0 375W 答案 C 3 2011 馬鞍山質(zhì)檢 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 1 下面有四個(gè)電路圖 你在實(shí)驗(yàn)中采用的電路圖是 圖實(shí) 9 1 2 在實(shí)驗(yàn)中得到的小燈泡的I U特性曲線是一條 線 填 直 或 曲 這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而 填 增大 減小 或 不變 解析 1 電流表應(yīng)外接 變阻器應(yīng)采用分壓電路 選D 2 小燈泡的燈絲是金屬做的 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大 所以小燈泡的I U特性曲線是一條曲線 這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大 答案 1 D 2 曲增大 4 用圖實(shí) 9 11 a 中所給的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量一個(gè) 12V 5W 的小燈泡在不同電壓下的功率 其中電流表有3A和0 6A兩擋 內(nèi)阻可忽略 電壓表有15V和3V兩擋 內(nèi)阻很大 測(cè)量時(shí)要求加在燈泡兩端的電壓可連續(xù)地從0V調(diào)到12V 圖實(shí) 9 11 1 按要求在實(shí)物圖上連線 2 某次測(cè)量時(shí)電流表的指針位置如圖 b 所示 其計(jì)數(shù)為 A 解析 對(duì)于 12V 5W 的小燈泡其額定電流大約是I 5 12A 0 6A 故安培表的量程應(yīng)選0 0 6A 根據(jù)測(cè)量要求 電壓連續(xù)地從0V調(diào)到12V 應(yīng)接成分壓電路 又因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻可忽略 電壓表內(nèi)阻很大 對(duì)電路無(wú)影響 電流表內(nèi)接或外接都可以 故電路連接如圖所示 電流表讀數(shù)為0 24A 答案 1 見(jiàn)解析圖 2 0 24 5 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 除有一標(biāo)有 6V 1 5W 的小燈泡 導(dǎo)線和開關(guān)外 還有 A 直流電源6V 內(nèi)阻不計(jì) B 直流電流表0 3A 內(nèi)阻0 1 以下 C 直流電流表0 300mA 內(nèi)阻約為5 D 直流電壓表0 10V 內(nèi)阻約為15k E 滑動(dòng)變阻器10 2AF 滑動(dòng)變阻器1k 0 5A實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測(cè)量 1 實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 均用序號(hào)表示 2 在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 3 試將圖實(shí) 9 12所示器材連成實(shí)驗(yàn)電路 圖實(shí) 9 12 答案 1 CE 2 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示 3 實(shí)物圖連線如圖所示 6 有一個(gè)標(biāo)有 12V 24W 的燈泡 為了測(cè)定它在不同電壓下的實(shí)際功率和額定電壓下的功率 需測(cè)定燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流 現(xiàn)有如下器材 A 直流電源15V 內(nèi)阻可不計(jì) B 直流電流表0 0 6A 3A 內(nèi)阻0 5 0 1 C 直流電流表0 300mA 內(nèi)阻約5 D 直流電壓表0 3V 15V 內(nèi)阻約3k 15k E 直流電壓表0 25V 內(nèi)阻約200k F 滑動(dòng)變阻器10 5AG 滑動(dòng)變阻器1k 3A 1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已放置開關(guān) 導(dǎo)線若干及燈泡 為了完成實(shí)驗(yàn) 需要從上述器材中再選用 用序號(hào)字母表示 2 在下面的虛線框內(nèi)畫出最合理的實(shí)驗(yàn)原理圖 3 若測(cè)得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系的圖線如圖實(shí) 9 13所示 由這條曲線可得出 正常發(fā)光條件下 燈絲消耗的電功率是 圖實(shí) 9 13 4 如果燈絲電阻與 t 273 的大小成正比 其中t為燈絲攝氏溫度值 室溫t 27 則正常發(fā)光時(shí)燈絲的溫度是 答案 1 ABDF 2 見(jiàn)解析圖 3 23 2W 4 1587 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全