2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線課件 教科版.ppt

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實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗基礎(chǔ) 核心探究 實驗基礎(chǔ)解讀實驗 萃取精華 注意事項1 電路的連接方式 1 電流表應(yīng)采用外接法 2 滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法 目的是為了使小電珠兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化 2 閉合開關(guān)S前 滑動變阻器滑片應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端 從而使開關(guān)閉合時小電珠兩端的電壓能從零開始變化 同時 也為了防止開關(guān)剛閉合時小電珠因兩端電壓過大而燒壞燈絲 3 I U圖像在U0 1 0V左右將發(fā)生明顯彎曲 故在U0 1 0V左右繪點要密 以防出現(xiàn)很大誤差 4 當(dāng)小電珠電壓接近額定電壓值時 要緩慢地增加到額定電壓值 記錄I后馬上斷開開關(guān) 5 誤差較大的點要舍去 I U圖像應(yīng)是平滑曲線 誤差分析1 電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差 2 電流表 電壓表的讀數(shù)帶來誤差 3 在坐標(biāo)紙上描點 作圖帶來誤差 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點一基礎(chǔ)性實驗 典例1 2017 福建廈門期末 LED二極管的應(yīng)用是非常廣泛的 某同學(xué)想要描繪某發(fā)光二極管的伏安特性曲線 實驗測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示 實驗室提供了以下器材 A 電壓表 量程0 3V 內(nèi)阻約20k B 電壓表 量程0 15V 內(nèi)阻約100k C 電流表 量程0 50mA 內(nèi)阻約40 D 電流表 量程0 0 6A 內(nèi)阻約2 E 滑動變阻器 阻值范圍0 20 允許最大電流2A F 電源 電動勢6V 內(nèi)阻不計 G 開關(guān) 導(dǎo)線 解析 1 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表可知電壓最大為2 8V 最大電流為30mA 所以電壓表應(yīng)選擇A 電流表應(yīng)選擇C 2 通過估算二極管的阻值可知滿足 所以電流表應(yīng)用外接法 由于電流從零調(diào) 所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法 連線圖如圖所示 答案 1 AC 2 圖見解析 1 該同學(xué)做實驗時 電壓表選用的是 電流表選用的是 填選項字母 2 圖 甲 中的實物連線已經(jīng)連了部分電路 請按實驗要求將實物圖中的連線補充完整 解析 3 畫出的I U圖像如圖所示 答案 3 圖見解析 3 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 請在圖 乙 中的坐標(biāo)紙中畫出該二極管的I U圖線 4 若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為15mA 現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動勢為3V 內(nèi)阻不計的電池組相連 還需串聯(lián)一個阻值R 的電阻 才能使它工作在最佳狀態(tài) 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 4 53 方法技巧處理圖像及實物圖連線的技巧 1 小燈泡的伏安特性曲線 以I U關(guān)系圖線為例 上各點切線斜率的倒數(shù)不表示小燈泡在該電壓下的電阻 此時計算小燈泡的電阻一定要使用電阻的定義式R 而不能使用表達式R 只有當(dāng)I和U為線性關(guān)系時二者才相等 2 實物圖連線的技巧 總的原則 先串后并 接線到柱 注意量程和正負 對限流電路 只需用筆畫線當(dāng)做導(dǎo)線 從電源正極開始 把電源 開關(guān) 滑動變阻器 伏安法 部分依次串聯(lián)起來即可 注意電表的正負接線柱和量程 滑動變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處 對分壓電路 應(yīng)該先把電源 開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻絲 三部分 用導(dǎo)線連接起來 然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭 比較該接頭和滑動頭的電勢高低 根據(jù) 伏安法 部分電表正負接線柱的情況 將 伏安法 部分接入該兩點間 注意滑動變阻器應(yīng)調(diào)到使 伏安法 部分所接的兩點間阻值最小處 題組沖關(guān) 1 某同學(xué)想通過以下實驗測量一小燈泡的額定功率 他所用器材如下 A 待測小燈泡一個 額定電壓為2 5V 電阻約為幾歐B 電壓表一個 量程為3V 內(nèi)阻約為3k C 電流表一個 量程為0 6A 內(nèi)阻約為0 1 D 滑動變阻器一個 干電池兩節(jié) 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 1 請在 甲 圖中補全測量小燈泡額定功率的電路圖 解析 1 燈泡的電阻約為幾歐 遠小于電壓表的內(nèi)阻 屬于小電阻 電流表采用外接法 電路圖如圖所示 答案 1 電路圖見解析 2 圖 甲 中開關(guān)S閉合前 滑動變阻器的滑片應(yīng)置于 選填 A端 B端 或 A B正中間 答案 2 B端 解析 2 圖 甲 中開關(guān)S閉合之前 滑動變阻器的滑片應(yīng)置于B端 使得閉合開關(guān)后 測量電路部分處于短路狀態(tài) 電壓表 電流表示數(shù)為0 起保護作用 3 該同學(xué)通過實驗作出了小燈泡的伏安特性曲線 如圖 乙 所示 則小燈泡的額定功率為W 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 解析 3 當(dāng)U 2 5V時 電流I 0 44A 所以額定功率為P UI 2 5 0 44W 1 1W 答案 3 1 1 解析 4 由于實驗中使用的電流表與電壓表不是理想的電表 則兩表自身也要消耗功率 所以該同學(xué)測出小燈泡的功率大于燈泡的實際消耗功率 由于電流表采用外接法 電壓表有分流作用 使電流表測得電流大于燈泡實際流過的電流 答案 4 大于電壓表分流 電流表測得的電流大于燈泡的電流 4 由于實驗中使用的電流表與電壓表不是理想的電表 該同學(xué)測出小燈泡的功率 選填 大于 等于 或 小于 小燈泡的實際消耗功率 引起誤差的原因是 2 2015 浙江卷 22 圖 甲 是小紅同學(xué)在做 描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗的實物連接圖 答案 1 圖見解析 解析 1 如圖所示 1 根據(jù)圖 甲 畫出實驗電路圖 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖 乙 中的 所示 電流表量程為0 6A 電壓表量程為3V 所示讀數(shù)為 兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為和 答案 2 0 10A 0 24A 2 00V 0 27V2 7 0 1 8 3 0 1 如填為8 3 0 1 2 7 0 1 也行 探究點二創(chuàng)新性實驗 高考創(chuàng)新實驗例析 典例2 2017 全國 卷 23 某同學(xué)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 量程3V 內(nèi)阻3k 電流表 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(dǎo)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 解析 1 在額定電壓下 小燈泡L的阻值RL 11 875 這個阻值較小 所以采用電流表外接法 由于電壓表量程為3V 小于額定電壓3 8V 所以將固定電阻R0與電壓表串聯(lián)來測小燈泡電壓 要實現(xiàn)0 3 8V的范圍內(nèi)的測量 滑動變阻器必須采用分壓式接法 所以實驗電路原理圖如圖所示 答案 1 見解析 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 填 增大 不變 或 減小 燈絲的電阻率 填 增大 不變 或 減小 答案 2 增大增大 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 所示的電路圖 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) 解析 3 當(dāng)R 9 0 時 小燈泡的實際功率最小 由閉合電路歐姆定律有E0 I R r U 即4 10I U 在圖中作出該直線如圖 甲 所示 交點坐標(biāo)約為I 223mA U 1 77V時最小功率Pmin UI 0 39W 當(dāng)R 0時 小燈泡的實際功率最大 有E Ir U 即4 I U 在圖中作出該直線如圖 乙 所示 交點坐標(biāo)約為I 318mA U 3 69V 小燈泡的最大功率Pmax UI 1 17W 答案 3 0 391 17 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的改進 電壓表與定值電阻串聯(lián)擴大量程 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新 在燈泡伏安特性曲線上畫出表示電源或等效電源的伏安特性曲線 兩圖線的交點即為工作點 典例3 2015 海南卷 12 某同學(xué)利用如圖 甲 所示電路測量電容器充電時兩極板間的電壓隨時間的變化 實驗中使用的器材為 電池E 內(nèi)阻很小 開關(guān)S1和S2 電容器C 約100 F 電阻R1 約200k 電阻R2 1k 電壓表 量程6V 秒表 導(dǎo)線若干 1 按圖 甲 所示的電路原理圖將圖 乙 中實物圖連線 答案 1 見解析圖 解析 1 根據(jù)電路圖 實物圖連線如圖 a 所示 2 先閉合開關(guān)S2 再斷開開關(guān)S2 閉合開關(guān)S1 同時按下秒表開始計時 若某時刻電壓表的示數(shù)如圖 丙 所示 電壓表的讀數(shù)為V 保留2位小數(shù) 答案 2 3 60 解析 2 電壓表的量程為6V 分度值為0 1V 所以讀數(shù)為3 60V 3 該同學(xué)每隔10s記錄一次電壓表的讀數(shù)U 記錄的數(shù)據(jù)如下表所示 在給出的坐標(biāo)紙上繪出U t圖線 已知只有一個數(shù)據(jù)點誤差較大 該數(shù)據(jù)點對應(yīng)的表中的時間是s 答案 3 圖像見解析圖40 解析 3 先描點 然后用圓滑的曲線將所描的點連接起來 如圖 b 所示 從數(shù)據(jù)中可得出 電壓表示數(shù)變化得越來越慢 而從40s到50s之間數(shù)據(jù)變化又突然快了 所以該數(shù)據(jù)對應(yīng)表中的時間為40s 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路的作用是 答案 4 使每次實驗前電容器兩極板上的電荷相中和 解析 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路 先閉合開關(guān)S2 再斷開開關(guān)S1 使電容器上所帶電荷量釋放干凈 不影響實驗 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的創(chuàng)新 本實驗描繪的不是小燈泡的伏安特性曲線 而是電容器充電電壓隨時間變化的圖像 2 考查方式的拓展 電路中增加R2和S2 作用是實驗前使電容器所帶的電荷中和 模擬創(chuàng)新實驗沖關(guān) 1 熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器 PTC 和負溫度系數(shù)電阻器 NTC 正溫度系數(shù)電阻器 PTC 在溫度升高時電阻值增大 負溫度系數(shù)電阻器 NTC 與之相反 某實驗小組欲探究通過熱敏電阻R1 常溫下阻值約為10 的電流隨其兩端電壓變化的特點 現(xiàn)提供下列器材 A 電流表A1 量程100mA 內(nèi)阻約1 B 電流表A2 量程0 6A 內(nèi)阻約0 3 C 電壓表V1 量程3 0V 內(nèi)阻約3k D 電壓表V2 量程15 0V 內(nèi)阻約10k E 滑動變阻器R 最大阻值為10 F 電源E 電動勢15V 內(nèi)阻忽略 G 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 該小組測出熱敏電阻R1的U I圖線如圖 甲 中曲線 所示 該熱敏電阻是 選擇 PTC 或 NTC 熱敏電阻 解析 1 如題圖 甲 曲線 可知 隨電壓增大 電流增大 電壓與電流比值增大 電阻阻值增大 即隨溫度升高 電阻阻值增大 該電阻是正溫度系數(shù) PTC 熱敏電阻 答案 1 PTC 2 請在所提供的器材中選擇必需的器材 電流表應(yīng)選 電壓表應(yīng)選 填寫器材前面的字母 并在虛線框中畫出該小組設(shè)計的電路圖 解析 2 根據(jù)U I圖線可知電壓表應(yīng)選D 電流表應(yīng)選B 由于熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻 所以電流表應(yīng)用外接法 又變阻器采用分壓式接法 電路圖如圖所示 答案 2 BD圖見解析 3 該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U I圖線如曲線 所示 然后將熱敏電阻R1 R2分別與某電池組連成如圖 乙 所示電路 測得通過R1和R2的電流分別為0 30A和0 60A 則該電池組的電動勢為V 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 解析 3 在閉合電路中 電源電動勢E U Ir 由圖 甲 曲線 可知 電流為0 30A時 電阻R1兩端電壓為8 0V 電流為0 60A時 電阻R2兩端電壓為6 0V 將這兩組數(shù)據(jù)代入上式 解得E 10 0V 答案 3 10 0 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的創(chuàng)新 探究熱敏電阻的U I圖線 2 考查方式的拓展 利用閉合電路歐姆定律列方程求電動勢 2 2018 甘肅天水檢測 某同學(xué)用如圖 甲 所示的電路 描繪標(biāo)有 3 8V0 3A 的小燈泡燈絲電阻R隨電壓U變化的圖像 除了導(dǎo)線和開關(guān)外 有以下一些器材可供選擇 電流表 A1 量程100mA 內(nèi)阻約2 A2 量程0 6A 內(nèi)阻約0 3 電壓表 V1 量程5V 內(nèi)阻約5k V2 量程15V 內(nèi)阻約15 滑動變阻器 R1 最大阻值約為100 R2 最大阻值約為10 電源E 電動勢為4V 內(nèi)阻約為0 04 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 解析 1 因小燈泡額定電流為0 3A 額定電壓為3 8V 故電流表應(yīng)選A2 電壓表應(yīng)選V1 又因描繪伏安特性曲線要求電壓與電流調(diào)節(jié)范圍大 故變阻器需用分壓式接法 應(yīng)選阻值小的變阻器 故變阻器應(yīng)選R2 答案 1 A2V1R2 1 為了調(diào)節(jié)方便 測量準(zhǔn)確 實驗中應(yīng)選用電流表 電壓表 滑動變阻器 選填器材前的字母代號 2 根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 計算并描繪出R U的圖像如圖 乙 所示 由圖像可知 此燈泡在所加電壓為3 00V時 燈絲電阻為 燈泡實際消耗的電功率為W 解析 2 由R U圖像知U 0時 R為1 5 U 3V時 R為11 5 由P 得P 0 78W 答案 2 11 50 78 3 根據(jù)R U圖像 可確定小燈泡的電功率P與外加電壓U的示意圖 最接近 丙 中的 答案 3 A 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的改進 研究燈絲電阻R隨電壓U的變化關(guān)系 2 數(shù)據(jù)處理的改進 利用R U圖像確定燈泡的P U圖像