《物理第八章 恒定電流 實驗9 描繪小電珠的伏安特性曲線 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理第八章 恒定電流 實驗9 描繪小電珠的伏安特性曲線 新人教版（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗9描繪小電珠的伏安特性曲線-2-一、實驗目的1.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、實驗原理1.測多組小電珠的U、I的值,并繪出I-U圖象。2.由圖象的斜率反映電流與電壓和溫度的關系。三、實驗器材學生電源(46 V直流)或電池組、小電珠(3.8 V,0.3 A)、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、坐標紙、導線若干。-3-四、實驗步驟1.連接電路用導線連接成如圖所示電路。2.移動滑動變阻器滑片的位置,測出多組電壓值U和電流值I填入表格。3.拆除電路,整理儀器。-4-五、數(shù)據(jù)處理1.在坐標紙上以U為橫軸,I為縱軸,建立坐標系。2.在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。3.

2、將描出的點用平滑的曲線連接起來就得到小電珠的伏安特性曲線。六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:電表內阻對電路的影響帶來的誤差。2.偶然誤差:(1)電壓表、電流表的讀數(shù)帶來的誤差。(2)在坐標紙上描點、作圖帶來的誤差。-5-七、注意事項1.電流表外接法:本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小,因此測量電路必須采用電流表外接法。2.滑動變阻器應采用分壓式連接本實驗要作出U-I圖象,要求測出一組包括零在內的電流、電壓值,故控制電路必須采用分壓接法。3.保護元件安全:閉合開關S前,滑動變阻器的滑片應移到使小電珠分得電壓為零的一端,防止開關剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲。-6-命題點一命題點二命題點三實驗器材

3、的選擇實驗器材的選擇實驗器材的原則和注意事項1.儀器選擇的一般步驟(1)首先選擇唯一性的器材;(2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表);(3)估算回路中電流和電壓的最大值,在電表的指針有較大幅度的偏轉但不超過其量程的情況下,結合已知器材的規(guī)格,確定實驗電路和實驗器材。2.實驗器材的要求(1)電源允許的最大電流不能小于電路中的實際最大電流。(2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流。(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值。(4)電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的 以上。-7-命題點一命題點二命題點三例1(2016天津卷)某同學想要描繪標有“3.8 V0.3 A”

4、字樣小燈泡L的伏安特性曲線,要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整。可供該同學選用的器材除開關、導線外,還有:電壓表V1(量程03 V,內阻等于3 k)電壓表V2(量程015 V,內阻等于15 k)電流表A1(量程0200 mA,內阻等于10 )電流表A2(量程03 A,內阻等于0.1 )滑動變阻器R1(010 ,額定電流2 A)滑動變阻器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)電源E(E=6 V,內阻不計)-8-命題點一命題點二命題點三(1)請畫出實驗電路圖,并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。(2)該同學描繪

5、出的I-U圖象應是下圖中的。 答案:(1)(2)B-9-命題點一命題點二命題點三解析:(1)根據(jù)需要,電壓表V1(3 V,內阻3 k)需要串聯(lián)定值電阻R5=1 k,可以將量程擴大為4 V;電流表A1(200 mA,內阻10 )需要并聯(lián)定值電阻R4=10 ,可以將量程擴大為0.4 A;滑動變阻器R2阻值太大,連續(xù)性不好,應選擇R1,電路圖采用分壓外接法,電路如答案圖所示。(2)隨溫度升高,小燈泡阻值增大,故選項B正確。-10-命題點一命題點二命題點三實驗電路設計與數(shù)據(jù)處理實驗電路設計與數(shù)據(jù)處理電學實驗電路設計的思路與方法1.首先應明確題目的要求,看清題目要求測量什么物理量,驗證、探究什么物理規(guī)律

6、,或要求設計達到何種標準的電路等。其設計原則是安全、方便、經(jīng)濟。2.在測量電路中,一般有電流表內接和外接兩種方法,對于給定電表內阻的情況,應先比較R0與待測電阻Rx的關系,其中R0= ,若RxR0,則設計為電流表內接法;若RxR0,則設計為電流表外接法;若電表量程不合適,往往還要用定值電阻對電表進行改裝。-11-命題點一命題點二命題點三3.控制電路有滑動變阻器的分壓式和限流式兩種接法,兩種接法的選擇方法如下:(1)采用限流式接法時不能控制電流(或電壓)滿足實驗要求,即滑動變阻器阻值調到最大,待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測電阻的額定電流(或額定電壓),則必須

7、選用分壓式接法。(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器的最大電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時,待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時,應改用分壓式接法。(3)若實驗中要求測量電路中電壓從0開始連續(xù)變化,則必須采用分壓式接法。(4)兩種電路均可使用的情況下,應優(yōu)先采用限流式接法,因為限流式接法電路簡單、耗能低。-12-命題點一命題點二命題點三例2(2017全國卷)某同學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V(量程3 V,內阻3 k);電流表A(量程0.5 A,內阻0.5 );固定電阻R0(阻值1 000

8、 );滑動變阻器R(阻值09.0 );電源E(電動勢5 V,內阻不計);開關S;導線若干。(1)實驗要求能夠實現(xiàn)在03.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。-13-命題點一命題點二命題點三(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(選填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率(選填“增大”“不變”或“減小”)。 -14-命題點一命題點二命題點三(3)用另一電源E0(電動勢4 V,內阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調節(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S,在R的變化范圍內,小燈泡的最

9、小功率為 W,最大功率為 W。(結果均保留2位小數(shù))答案:(1)(2)增大增大(3)0.391.17-15-命題點一命題點二命題點三解析:(1)由于要求電壓調節(jié)范圍大,故用分壓式。電壓表量程只有3 V,故需串聯(lián)R0改裝為量程為4 V的電壓表。小燈泡電阻較小(RL ),故用外接法。(2)圖中I-U圖線上某點與原點連線的斜率代表燈泡在該狀態(tài)下電阻的倒數(shù)。隨電流增大,與原點連線的斜率減小,故電阻增大。由R= ,故電阻率增大。-16-命題點一命題點二命題點三(3)當R=9 時燈泡功率最小,將電阻R與電源視為整體。U=E-I(R+r),故U=4 V-10 I,作圖法找到燈泡功率Pmin=UI1.75 V

10、0.225 A0.39 W當R=0時,燈泡功率最大,電源的路端電壓與電流的關系U=E-Ir,故U=4 V-1 I,作圖法找到燈泡功率Pmax=UI=3.65 V0.32 A1.17 W。思維點撥電路圖主要是控制電路、測量電路的連接。小燈泡阻值為小電阻外接法,電壓從0開始測量分壓式接法。然后由伏安特性曲線分析阻值的變化,注意縱軸是電流。第(3)問求小燈泡消耗的實際功率較難,因小燈泡的阻值隨電流的變化而變化,通過閉合電路的歐姆定律找到小燈泡實際的電流、電壓值。-17-命題點一命題點二命題點三1.本題考查的內容比較多,包括電壓表的擴程、電流表的內外接法、滑動變阻器的分壓接法、小燈泡的伏安特性、圖象法

11、求解,綜合性很強,其中求解燈泡在某一電源下消耗的實際功率是?？嫉膬热荨１绢}還可以改變問法:如果兩個該燈泡串聯(lián)直接接在某個電源下,每個燈泡消耗的功率是多少?2.電源與小燈泡的伏安特性曲線結合法電源對電路中小燈泡供電工作,顯然路端電壓與電路中電流滿足關系U=E-Ir,整理可得I= ,即可作出一條電源的伏安特性曲線。同時流經(jīng)小燈泡的電流與其兩端電壓滿足小燈泡的伏安特性曲線,兩線的交點既符合閉合電路的歐姆定律,又滿足小燈泡的伏安特性曲線特點,即為所求的電流與電壓值。-18-命題點一命題點二命題點三實驗的改進與創(chuàng)新實驗的改進與創(chuàng)新以本實驗為背景,通過改變實驗條件、實驗儀器設置新題目,不脫離教材而又不拘泥

12、于教材,體現(xiàn)開放性、探究性等特點。1.以實驗原理及實驗方法為基礎,探究小燈泡功率與電壓的關系。2.實驗對象的變遷-19-命題點一命題點二命題點三3.數(shù)據(jù)處理方式的改進采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。-20-命題點一命題點二命題點三例3在有光照時太陽能電池可以將光能轉化為電能,在沒有光照時,太陽能電池可以視為一個電學器件。某實驗小組用測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法,探究一個太陽能電池在沒有光照時(沒有儲存電能)的I-U特性。所用的器材包括:太陽能電池,電源E,電流表A,電壓表V,滑動變阻器R,開關S及導線若干。-21-命題點一命題點二命題點三(1)為了達到上述目的,應選用

13、哪個電路圖:(選填“甲”或“乙”)。 (2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù),描點繪出了如圖丙所示的I-U圖象。由圖可知,當電壓小于2.0 V時,太陽能電池的電阻(選填“很大”或“很小”);當電壓為2.8 V時,太陽能電池的電阻約為 。(保留兩位有效數(shù)字)-22-命題點一命題點二命題點三答案:(1)甲(2)很大1.0103解析:(1)用測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法,探究一個太陽能電池在沒有光照射時(沒有儲存電能)的I-U特性,應選用滑動變阻器分壓接法,為電路圖甲。(2)由題圖可知,當電壓小于2.0 V時,電流幾乎為零,所以太陽能電池的電阻很大。當電壓為2.8 V時,對應電流為2.8 mA,由歐

14、姆定律可得太陽能電池的電阻約為R= =1.0103 。-23-1.(2016江蘇卷)小明同學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關系。已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 ,R隨t的升高而增大。實驗電路如圖所示,控溫箱用以調節(jié)金屬電阻的溫度。-24-實驗時閉合S,先將開關K與1端閉合,調節(jié)金屬電阻的溫度,分別記下溫度t1,t2,和電流表的相應示數(shù)I1,I2,。然后將開關K與2端閉合,調節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1,I2,分別記下電阻箱相應的示數(shù)R1,R2,。(1)有以下兩種電流表,實驗電路中應選用。 A.量程0100 mA,內阻約2 B.量程00.6 A,內阻可忽略(2)實驗過程中

15、,要將電阻箱的阻值由9.9 調節(jié)至10.0 ,需旋轉圖中電阻箱的旋鈕“a”、“b”、“c”,正確的操作順序是。 將旋鈕a由“0”旋轉至“1”將旋鈕b由“9”旋轉至“0”將旋鈕c由“9”旋轉至“0”-25-(3)實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表: 請根據(jù)表中數(shù)據(jù),在方格紙上作出R-t圖線。 由圖線求得R隨t的變化關系為R= 。 答案:(1)A(2)(或)(3)見解析圖0.04t+8.8(0.04t+8.60.04t+9.0都算對)解析:(1)由題干知常溫下金屬電阻阻值約為R=10 ,由實驗電路知電路中最大電流約為I= =150 mA,通過調節(jié)滑動變阻器可控制電路中的最大電流為100 mA,故選A電流

16、表。(2)實驗過程中,為保護電路各元件調節(jié)電阻箱阻值時應遵循從大到小的順序調節(jié)。-26-(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點作圖如圖。由圖象結合數(shù)學知識寫出圖象的解析式為R=kt+R0-27-28-2.(2017廣東湛江一模)現(xiàn)要測定一個額定電壓為2.5 V、額定功率約為0.7 W的小燈泡的伏安特性曲線。(1)為了測量的電壓能從零開始,測量誤差較小,請在圖甲中連好實物電路圖。(2)合上開關前,滑動變阻器的滑片應置于滑動變阻器的(選填“左端”或“右端”)。 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),描繪出的U-I圖象如圖乙所示,由圖可知,當燈泡的電壓為1.80 V時,小燈泡電阻為 ,小燈泡的功率為 W(結果保留兩位有效數(shù)字)。 -

17、29-(4)由圖乙可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關系,符合該關系的圖象是圖丙中的。 答案:(1)見解析(2)左端(3)7.20.45(4)D-30-解析:(1)實物電路圖如圖所示。(2)為了讓測量電路中電壓從零開始調節(jié),則滑片開始時應滑到最左端。-31-3.(2017廣東茂名一模)現(xiàn)要用伏安法描繪一只標稱值為“2.5 V0.6 W”小燈泡的I-U圖線,有下列器材供選用:A.電壓表(03 V,內阻3 k;015 V,內阻10 k)B.電流表(00.6 A,內阻0.5 ;03 A,內阻0.1 )C.滑動變阻器(10 ,2 A)D.滑動變阻器(100 ,1.0 A)E.蓄電池(電動勢6 V,內

18、阻不計)-32-(1)為了減小測量誤差,圖中的S1應接(選填“M”或“N”),滑動變阻器應選用(用序號字母表示)。 (2)根據(jù)你選擇的電路,用筆畫線代替導線在圖中將實物連接成實驗所需電路圖。(3)開關S閉合之前,滑動變阻器的滑片應該置于(選填“A”“B”或“AB正中間”)端。閉合開關后,移動滑動變阻器的滑片,電壓表示數(shù)變化明顯,但電流表示數(shù)始終為0,則電路故障為。 答案:(1)MC(2)見解析(3)A小燈泡斷路 -33-解析:(1)由實物圖可知,電路采用了滑動變阻器分壓接法,因燈泡內阻較小,故電流表采用外接法,故S1應接在M點;因采用分壓接法,故滑動變阻器采用小電阻,應選用C。(2)根據(jù)實驗原

19、理圖畫出實物圖如圖所示。(3)為了保證實驗安全,開始時燈泡兩端的電壓應為最小,故滑動變阻器的滑片應在A端;由題意可知,電壓表示數(shù)變化明顯,說明電壓表與電源相連,且滑動變阻器連接正常,而電流表沒有示數(shù)說明電路是斷開的,由電路圖可知,只能是燈泡發(fā)生了斷路故障。-34-4.(2017浙江寧波一模)在測繪小燈泡的伏安特性曲線實驗中,實驗器材如下:待測小燈泡(2.5 V,0.5 A);雙量程電壓表(中間接線柱3 V、內阻約為3 k,右邊接線柱15 V、內阻約為15 k);雙量程電流表(中間接線柱0.6 A、內阻約為0.125 ,右邊接線柱3 A、內阻約為0.025 );滑動變阻器(20 ,2 A);電源

20、(電動勢約為3 V,內阻未知);開關一個,導線若干。-35-(1)甲同學連好的實物圖如圖所示,乙同學檢查時發(fā)現(xiàn)了多處錯誤,請指出(至少兩處):。 -36-(2)兩同學改正錯誤后,測出如下表所示的7組I、U數(shù)據(jù),請你在圖的坐標紙上建立I-U坐標系,標出坐標點,繪出小燈泡的伏安特性曲線。-37-(3)根據(jù)繪出的小電珠的伏安特性曲線,該小電珠在電壓為1.8 V時的實際電阻為 。(結果保留三位有效數(shù)字)(4)關于本實驗的系統(tǒng)誤差,下列判斷正確的是。 A.系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的,電壓越大,誤差越大B.系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的,電流越大,誤差越大C.系統(tǒng)誤差主要是由忽略電源內阻引起的

21、,電源內阻越大,誤差越大D.系統(tǒng)誤差主要是由電表讀數(shù)時的估讀引起的,電壓越大,誤差越大-38-答案:(1)滑動變阻器接法錯誤,應該接成分壓式;電壓表量程錯誤,應選3 V的量程;電流表位置接錯,應選外接法(2)如圖所示(3)10.6(10.410.7皆可)(4)A-39-解析:(1)本實驗要求電壓和電流從零開始調節(jié),滑動變阻器應該用分壓接法;電源的電動勢約為3 V,電壓表應該選擇3 V的量程;小燈泡的電阻比較小,電流表應該用外接法。(3)根據(jù)所畫的I-U圖象,當小燈泡電壓為1.8 V時,流過小燈泡的電流約為0.17 A,小燈泡的電阻R= =10.6 。(4)本實驗的系統(tǒng)誤差主要是由電流表外接,電壓表分流造成的,選項A正確。