《2022年度高考物理一輪復(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)《2022年度高考物理一輪復(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（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年度高考物理一輪復(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1.實(shí)驗(yàn)原理(1)測(cè)多組小電珠的U、I的值，并繪出IU圖象；(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)器材小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“03V15V”、電流表“00.6A3A”、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)畫出電路圖(如圖1甲所示).圖1(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路.(3)測(cè)量與記錄移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中.(4)數(shù)據(jù)處理

2、在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn).將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，得到小電珠的伏安特性曲線.4.實(shí)驗(yàn)器材選取(1)原則：安全；精確；操作方便.(2)具體要求電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流.干電池中電流一般不允許超過(guò)0.6A.用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流.電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值.電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上.從便于操作的角度來(lái)考慮，限流式接法要選用與待測(cè)電阻相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用較小阻值的滑動(dòng)變阻器.1.注意事項(xiàng)(1)電路的連接方式：電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾‰?/p>

3、珠(3.8V,0.3A)的電阻很小，與量程為0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法：目的是使小電珠兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化.(2)閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為0的一端，使開關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓能從0開始變化，同時(shí)也是為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)因小電珠兩端電壓過(guò)大而燒壞燈絲.(3)IU圖線在U01.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差.2.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，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)、

4、作圖帶來(lái)誤差.命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例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3.8V，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(dòng)變阻器R(阻值09.0)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，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03.8V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)

5、用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)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(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))答案(1)見(jiàn)解析圖(2)增大增大(3)0.391.17解析(1)電壓表量程為3V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8V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RL11.875，因，故電流表用外接法，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示.(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

6、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E0UI(Rr)得U10I4，作出圖線如圖所示.由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U11.78V，I1221mA，P1U1I10.39W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R0時(shí)，燈泡消耗的功率最大，由E0UI(Rr)得，IU4，作出圖線如圖所示.由交點(diǎn)坐標(biāo)可得，U23.70V，I2315mA，最大的功率為P2U2I21.17W.變式1小華和小明在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中：電壓U/V0.000.200.400.701.001.301.702.102.50電流I/A

7、0.000.140.240.260.370.400.430.450.46(1)實(shí)驗(yàn)室有兩種滑動(dòng)變阻器供選擇：A.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍010、額定電流3A)B.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍02000、額定電流1A)實(shí)驗(yàn)中選擇的滑動(dòng)變阻器是.(填寫字母序號(hào))(2)在圖3甲中用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整.(3)開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑至(選填“左”或“右”)端.(4)利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出小燈泡的UI圖線.圖3(5)他們?cè)赨I圖象上找到小燈泡工作電壓為2.0V時(shí)坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算此狀態(tài)的電阻值時(shí)，小明提出用圖象上該點(diǎn)曲線斜率表示小燈泡的阻值；小華提出該點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示小燈泡的阻值.你

8、認(rèn)為(選填“小華”或“小明”)的方法正確.答案(1)A(2)見(jiàn)解析圖(3)左(4)見(jiàn)解析圖(5)小華解析(1)由于燈泡的電阻大約在幾歐左右，為了便于測(cè)量，滑動(dòng)變阻器選擇010的.(2)由于燈泡的電壓和電流從零開始測(cè)起，則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；電流表采用外接法.實(shí)物連線圖如圖甲所示.(3)為了保護(hù)測(cè)量電路，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑至最左端.(4)小燈泡的UI圖線如圖乙所示.(5)根據(jù)歐姆定律知，R，電阻的大小為該點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率，故小華正確.變式2(2017廣東華南三校聯(lián)考)為探究小燈泡L的伏安特性曲線，提供了以下器材：小燈泡L：規(guī)格“4.0V2.8W”；電流表A1，量程3A，

9、內(nèi)阻約為0.1；電流表A2，量程0.6A，內(nèi)阻r20.2；電壓表V，量程3V，內(nèi)阻rV9k；標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1；標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻值3k；滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍010；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干.(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于，當(dāng)通過(guò)L的電流為0.46A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，電壓表的讀數(shù)為V，此時(shí)L的電阻為.圖4(2)要想更準(zhǔn)確完整地描繪出L的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路.請(qǐng)你利用所提供器材，在圖5中的虛線框中補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào).圖5(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖

10、6，若將該燈泡接到E1.5V、r3.0的電源兩端，則燈泡實(shí)際消耗的功率PW.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖6答案(1)左端2.305(2)見(jiàn)解析圖(3)0.18解析(1)為保證安全且不損壞電路元件，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于左端.題圖乙電壓表量程為3V，則讀數(shù)為2.30V，L的電阻R5.(2)如圖所示(3)在圖中畫出電源的IU圖線，由兩圖象交點(diǎn)可知，燈泡兩端電壓U0.9V，電流I0.20A，燈泡實(shí)際功率P0.90.20W0.18W.命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例2某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3k)、電流表(內(nèi)阻約為1)、定值電阻等.圖7(1)使用多用電

11、表粗測(cè)元件X的電阻，選擇“1”歐姆擋測(cè)量，示數(shù)如圖7(a)所示，讀數(shù)為.據(jù)此應(yīng)選擇圖中的(填“(b)”或“(c)”)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；(2)連接所選電路，閉合S；滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)逐漸(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；(3)如圖(d)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的UI圖線，由圖可判斷元件(填“X”或“Y”)是非線性元件；(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R21的定值電阻，測(cè)量待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，電路圖如圖(e)所示，閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00V；斷開S2，讀數(shù)為1.00V.利用圖(d)可算得EV.r(結(jié)果均保

12、留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表).答案(1)10(b)(2)增大(3)Y(4)3.20.50解析(1)由題圖(a)可知，多用電表的讀數(shù)為10，由于元件的電阻較小，電路應(yīng)選用電流表外接法，即選擇圖(b)電路.(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移時(shí)，電流表的示數(shù)增大.(3)由于元件Y的UI圖線是曲線，因此Y是非線性元件.(4)設(shè)線性元件的電阻為R，由UI圖線可知，R10 ，則S1、S2均閉合時(shí)，E0.3 A(10 r)，S1閉合、S2斷開時(shí)，E0.1 A(10 21 r)，解得E3.2 V，r0.50 .變式3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)6mA，最

13、大電壓不超過(guò)7V”，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8所示，圖中定值電阻R1k，用于限流；電流表量程為10mA，內(nèi)阻約為5；電壓表(未畫出)量程為10V，內(nèi)阻約為10k；電源電動(dòng)勢(shì)E為12V，內(nèi)阻不計(jì).圖8(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0.3AB.阻值020，額定電流0.5A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

14、.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)將電路圖在方框中補(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：.答案(1)A(2)P(3)見(jiàn)解析圖(4)當(dāng)元件兩端的電壓小于6V時(shí)，元件電阻非常大，不導(dǎo)電；當(dāng)元件兩端的電壓大于6V時(shí)，隨著電壓的升高電阻變小解析(1)滑動(dòng)變阻器A允許的最大電壓為0.3200V60V12V，滑動(dòng)變阻器B兩端所能加的最大電壓為0.520V10V12V，為保證安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選A.(2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電學(xué)元件電阻的最小測(cè)量值約為：R1163.6，電流表內(nèi)阻約為5，電壓表內(nèi)阻約為10k，相對(duì)來(lái)說(shuō)，元件電阻遠(yuǎn)大于

15、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6V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6V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.變式4硅光電池在無(wú)光照時(shí)不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖9甲所示的電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負(fù)極接高電勢(shì)點(diǎn)，正極接低電勢(shì)點(diǎn))，探究其在無(wú)光照時(shí)的反向伏安特性.圖中電壓表V1量程選用

16、3V，內(nèi)阻為6k；電壓表V2量程選用15V，內(nèi)阻約為30k；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動(dòng)勢(shì)E約為12V，內(nèi)阻不計(jì).(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.圖9(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V1、V2的示數(shù)U1、U2.某次測(cè)量時(shí)，電壓表V1示數(shù)如圖丙所示，則U1V，可算出通過(guò)硅光電池的反向電流大小為mA(保留兩位小數(shù)).該小組測(cè)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(guò)的反向電流Ix(表中“”表示反向)，并在圖10坐標(biāo)紙上建立IxUx坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組Ux、Ix數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn).請(qǐng)你標(biāo)出余

17、下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出IxUx圖線.123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.01.02.03.04.05.06.07.08.0Ix/mA0.000.000.010.020.040.070.120.190.29圖10由IxUx圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，Ix與Ux成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系.答案(1)連線如圖所示(2)1.400.23描點(diǎn)繪出IxUx圖線，如圖所示.非線性解析V1選用的是3V量程，則刻度盤的最小分度為0.1V，根據(jù)電表的讀數(shù)原則知U114.00.1V1.40V，I10.23mA.由于繪出的IxUx圖象不是直線，即Ix與Ux成非線性關(guān)系.