《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)九 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)九 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)九描繪小電珠的伏安特性曲線注意事項(xiàng)1.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法。2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖象，要求測(cè)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(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端。加在小電珠兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓。誤差分析1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值。2.測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差。3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差。熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4

2、V2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)電珠的IU圖線。有下列器材供選用：A.電壓表(05 V，內(nèi)阻10 k)B.電壓表(010 V，內(nèi)阻20 k)C.電流表(00.3 A，內(nèi)阻1 )D.電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.4 )E.滑動(dòng)變阻器(5 ，1 A)F.滑動(dòng)變阻器(500 ，0.2 A)(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_。(用序號(hào)字母表示)(2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_。(用序號(hào)字母表示)(3)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把圖1中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖。圖1解析(1)因小電珠的額定電壓為4 V，為保

3、證安全，選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確，故選用05 V的電壓表，故選A；由PUI得，小電珠的額定電流I0.5 A，故應(yīng)選擇00.6 A量程的電流表，故選D。(2)由題意可知，電壓從零開始變化，并要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故選E。(3)小電珠內(nèi)阻R8 ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小電珠內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法，故電路圖和實(shí)物連接圖如圖所示。答案(1)AD(2)E(3)圖見解析1.滑動(dòng)變器的選取：在分壓電路中，一般選用全電阻小于用電器電阻的滑動(dòng)變阻器。在限流電路中，一般選用全電阻和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動(dòng)

4、變阻器。2.滑動(dòng)變阻器的兩種連接方式兩種接法的電路圖負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍E0E3.兩種接法的適用條件(1)限流式接法適合測(cè)量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的最大電阻還小)。(2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的最大電阻要大)。(3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法?！咀兪接?xùn)練1】(2017全國(guó)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3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 k)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 )；固定電阻R0(阻值1 000 )；滑動(dòng)變阻器R(阻

5、值09.0 )；電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖2 a所示。圖2由實(shí)驗(yàn)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”)。(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4 V，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(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)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)果均保留兩位小數(shù))解析(1)電壓表量程為3 V，要求

6、能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，需要給電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動(dòng)變阻器用分壓式接法，小燈泡的電阻RL 11.875 ，所以，故電流表用外接法，如圖所示。(2)由IU圖象知，圖象中的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)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。(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為9.0 時(shí)，電路中的電流最小，燈泡實(shí)際功率最小，由EUI(Rr)得U10I4，作出圖線如圖所示。由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U11.78 V，I1221 mA，P1U1I10.39 W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R0時(shí)，燈泡消耗的功率最大，由E

7、UI(Rr)得，IU，即IU4，作出圖線如圖所示。由交點(diǎn)坐標(biāo)可得，U23.68 V，I20.318 A，最大的功率為P2U2I21.17 W。答案(1)見解析(2)增大增大(3)0.39 W1.17 W熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。1.以實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變遷3.數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。【例2】如圖3甲所示為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖。圖3(1)在圖乙中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(根據(jù)該電路圖可得到

8、UI關(guān)系的完整曲線)，可用的器材有：電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器(變化范圍050 )、電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源(不計(jì)內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。(2)如果將該小燈泡分別接入圖4甲、乙兩個(gè)不同電路，其中甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)電阻為1.5 ，定值電阻R18 。則接入_(填“甲”或“乙”)電路時(shí)，小燈泡較亮些。圖4(3)在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為_W。(4)若將電路乙中的電阻R替換為另一個(gè)完全相同的小燈泡，其他條件不變，則此時(shí)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為_W。解析由于要畫出UI關(guān)系的完整曲線，必須用分壓接法畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。分別在小燈

9、泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系的曲線交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。顯然接入圖4甲電路時(shí)，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些。在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為PUI10.15 W0.15 W。若將電路乙中的電阻R替換為另一個(gè)完全相同的小燈泡，其他條件不變，可等效為電動(dòng)勢(shì)為2.25 V、內(nèi)阻為2.25 的電池連接一個(gè)燈泡，在小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖上畫出電源(電動(dòng)勢(shì)2.25 V，內(nèi)阻2.25 )的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值為電源輸出電流I0.26 A，此時(shí)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為PI2r0.2624.5 W0.30 W。答案(1)實(shí)

10、驗(yàn)電路圖如圖所示。(2)甲(3)0.15(4)0.30【變式訓(xùn)練2】2016天津理綜，9(3)某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V，0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測(cè)量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：電壓表V1(量程03 V，內(nèi)阻等于3 k)電壓表V2(量程015 V，內(nèi)阻等于15 k)電流表A1(量程0200 mA，內(nèi)阻等于10 )電流表A2(量程03 A，內(nèi)阻等于0.1 )滑動(dòng)變阻器R1(010 ，額定電流2 A)滑動(dòng)變阻器R2(01 k，額定電流0.5 A)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1 k)

11、電源E(E6 V，內(nèi)阻不計(jì))(1)請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁。(2)該同學(xué)描繪出的IU圖象應(yīng)是下圖中的_。解析(1)用電壓表V1和R5串聯(lián)，可改裝成量程為U(rgR5)(31) V4 V的電壓表；用量程為200 mA 的電流表A1與定值電阻R4并聯(lián)可改裝為量程為IIg0.2 A A0.4 A的電流表；待測(cè)小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接，電路圖見答案。(2)小燈泡的電阻隨溫度升高而變大，故該同學(xué)描繪出的IU圖象應(yīng)該是B。答案(1)如圖所示(2)B1.如圖5是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖。圖5圖6(1)根據(jù)圖5在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(

12、2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖6中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為：_、_、_、_。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為_和_。解析(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線需要測(cè)量電壓范圍大，變阻器用分壓接法，小燈泡電阻比較小，電流表要外接，電路圖如圖所示。(2)電流表量程為0.6 A時(shí)，最小刻度為0.02 A，讀數(shù)讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位，所以表示數(shù)為0.10 A，表示數(shù)為0.24 A；電壓表量程為3 V，最小刻度為0.1 V，應(yīng)估讀到0.01 V，所以表示數(shù)為2.00 V，表示數(shù)為0.27 V，根據(jù)歐姆定律R18.3 ，R2 2.7 。答案(1)見解析(2)0.10

13、 A(0.100.02均可)0.24 A2.00 V0.27 V(0.270.01均可)；8.3 (8.30.1均可)2.7 (2.70.1均可)2.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)一電學(xué)元件，該電學(xué)元件上標(biāo)有“最大電流不超過(guò)6 mA，最大電壓不超過(guò)7 V”，同學(xué)們想通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出該電學(xué)元件的伏安特性曲線，他們?cè)O(shè)計(jì)的一部分電路如圖7所示，圖中定值電阻R1 k，用于限流；電流表量程為10 mA，內(nèi)阻約為5 ；電壓表(未畫出)量程為10 V，內(nèi)阻約為10 k；電源電動(dòng)勢(shì)E為12 V，內(nèi)阻不計(jì)。圖7(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇：A.阻值0200 ，額定電流0.3 AB.阻值020 ，額定電

14、流0.5 A應(yīng)選的滑動(dòng)變阻器是_(填“A”或“B”)。正確接線后，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表：12345678910U/V0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I/mA0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50(2)由以上數(shù)據(jù)分析可知，電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與_之間(填“O”或“P”)；(3)將電路圖在虛線框中補(bǔ)充完整；(4)從表中數(shù)據(jù)可知，該電學(xué)元件的電阻的特點(diǎn)是：_。解析(1)滑動(dòng)變阻器A允許的最大電壓為0.3200 V60 V12 V，滑動(dòng)變阻器B兩端所能加的最大電壓為0.520 V10 V12 V，為保證安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

15、A。(2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電學(xué)元件電阻最小測(cè)量值約為R 1 163.6 ，電流表內(nèi)阻約為5 ，電壓表內(nèi)阻約為10 k，相對(duì)來(lái)說(shuō)，元件電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，因此電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與P之間。(3)描繪伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，由(2)可知，電流表采用內(nèi)接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：(4)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)元件兩端的電壓小于6 V時(shí)，電路電流很小，幾乎為零，由歐姆定律可知，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端電壓大于6 V時(shí)，隨著電壓的升高電流迅速增大，電壓與電流的比值減小，電阻變小。答案(1)A(2)P(3)電路圖見解析圖(4)當(dāng)元件兩端的電壓小于6 V時(shí)，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端電壓大于6 V時(shí)，隨著電壓的升高而電阻變小11