高考物理一轮复习 第七章 恒定电流 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”实 验 九 绘小电珠的伏安特性曲线突破点(一)实验原理与电路设计典例1要描绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有：电池组(电动势4.5 V，内阻约1 )；电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )；电压表(量程为03 V，内阻约3 k)；开关一个，导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填仪器前的字母)。A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图_。(3)根据你所选择的电路图分析，在闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片移到最_(填“左”或“右”)端；闭合开关，移动滑片，使电表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)。依次记录电流及相应的电压。答案(1)A(2)B(3)左增大由题引知要点谨记1考查滑动变阻器的选择对应第(1)题在分压式接法中，为便于调节，滑动变阻器应选用阻值小，额定电流较大的。2考查滑动变阻器的分压式与限流式接法的判断对应第(2)题(1)两种接法的适用情形限流式接法适合测量阻值小的电阻。分压式接法适合测量阻值较大的电阻。(2)两种接法的选择若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。3考查电流表内、外接法的选择对应第(2)题根据Rx”“”或“”)，该误差属于_(选填“系统”“偶然”)误差。答案(1)ADE(2)如图所示(3)随着灯泡两端电压的增大，灯泡的电阻逐渐增大(4)电流系统由题引知要点谨记1.考查实验器材的选择(1)电压表的选择根据用电器的额定电压来选择。对应第(1)题第1空(2)电流表的选择根据用电器的额定电流来选择。对应第(1)题第2空(3)滑动变阻器的选择在分压式接法中，滑动变阻器选阻值小、额定电流大的。对应第(1)题第3空2.考查数据处理和识图能力对应第(3)题(1)根据数据描出的点，若不在一条直线上，则应用平滑的曲线进行连接，不能用直线或折线连接。(2)应使图线穿过尽可能多的点。(3)根据图线斜率的物理意义去分析判断。3.误差分析对应第(4)题(1)系统误差：电压表分流带来的误差。(2)偶然误差：电表读数、作图带来的误差。集训冲关3(2015浙江高考)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。(1)根据图甲画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：_、_、_、_。两组数据得到的电阻分别为_和_。解析：(1)实验电路图如图所示。(2)电流表量程为0.6 A，每一小格代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位。读数分别为：0.10 A、0.24 A、2.00 V、0.27 V。应用R求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.27 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 和8.3 。答案：(1)见解析(2)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V27(0.1) 8.3(0.1) 如填为8.3(0.1) 27(0.1) 也行4某实验小组要描绘一个标有“3.8 V,1 W”的小灯泡RL的RU曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：A电压表 (量程5 V，内阻约为5 k)B直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)C电流表(量程150 mA，内阻约为2 )D电流表(量程300 mA，内阻约为1 )E滑动变阻器R1(阻值010 )F滑动变阻器R2(阻值0200 )(1)实验中为较准确测量，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(填写仪器符号)。(2)要求实验中小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小。请你为该实验小组设计电路图，画在图甲所示的方框中。甲(3)据实验数据，计算并描绘出了RU的图像，如乙图所示。由图像可知，当所加电压为3.00 V时，灯泡实际消耗的电功率为_ W(保留三位有效数字)。假设灯丝电阻R与其温度t的关系是Rk(t273)(k为比例系数)，室温为27 ，可知该灯泡正常发光时，灯丝的温度约为_ 。解析：(1)本题主要考查描绘小灯泡伏安特性曲线。因为描绘小灯泡伏安特性曲线要求电流表能测灯泡的额定电流，故量程不小于I额263 mA，选用 合适；因要求小灯泡电压能从零开始，必须采用分压式接法，故选取阻值较小的滑动变阻器R1。(2)因为描绘小灯泡伏安特性曲线要求电压能从零开始，必须采用分压式接法，由于小灯泡电阻较小，故采用电流表外接法，具体如图所示。(3)依据图像可知，当电压为3 V时，对应电阻值为11.5 ，故P=0.783 W；当电阻两端电压为零时，灯丝为常温状态，结合图像(读出电压为零时的电阻值)知R=k(t+273)=k(27+273)=1.5 ，解得k=；当正常工作时，电压为3.8 V，由图像(读出电压为3.8 V时的电阻值)知R=k(t+273)=13 ，解得t=2 327 。答案：(1) R1(2)见解析图(滑动变阻器分压接法；电流表外接)(3)0.7832 327突破点(三)实验的改进和创新典例3(2015海南高考)某同学利用如图所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 F)、电阻R1(约200 k)、电阻R2(1 k)、电压表V(量程6 V)、秒表、导线若干。(1)按图甲所示的电路原理将图乙中实物图连线。(2)先闭合开关S2，再断开开关S2，闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为V(保留2位小数)。(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如表所示。在给出的坐标纸上绘出Ut图线，已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是s。时间t/s10.020.030.040.050.060.0电压U/V2.143.454.234.515.005.18(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是_。解析(1)根据电路图，实物图连线如图所示。(2)电压表的量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V。(3)先描点，然后用圆滑的曲线将所描的点连接起来，如图所示。从数据中可得出，电压表示数变化得越来越慢，而从40 s到50 s之间数据变化又突然快了，所以该数据对应表中的时间为40 s。(4)电路中C、R2和S2构成的回路，先闭合开关S2，再断开开关S2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响实验。答案(1)见解析图 (2)3.60 V(3)图像见解析图40 s(4)使每次实验前电容器两极板上的电荷相中和 由题引知要点谨记1.实验原理的创新对应题干部分 (1)本实验描绘的不是小灯泡的伏安特性曲线，而是电容器充电电压随时间变化的图像。(2)应对措施：掌握含容电路的特点，理解电容器充、放电的规律。2.实验器材的创新对应第(3)题(1)本实验用到了秒表，这在整个高中的物理实验中都是很少见的；由电学实验中使用更是第一次在高考中出现。(2)应对措施：掌握秒表及其他读数仪器的读数规则，强化读数方面的训练。3.还可以从以下角度创新将电压表改成电压传感器直接连接电脑，绘出Ut图像，可以减少因电表和秒表读数及作图带来的误差集训冲关6(2016湛江一模)现要测定一个额定电压2.5 V、额定功率约0.7 W的小灯泡的伏安特性曲线。(1)为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在图甲中连好实物电路图。(2)合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的_(填“左端”或“右端”)。(3)根据实验数据，描绘出的UI图像如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为1.80 V时，小灯丝电阻为_，小灯泡的功率为_W(结果保留两位有效数字)。(4)由图乙可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系，符合该关系的图像是图丙中的_。解析：(1)实物电路图如图所示。(2)为了让测量电路中电压从零开始调节，则滑片开始时应滑到最左端。(3)由图可知，当电压为1.8 V时，电流为0.25 A，则电阻R 7.2 ；功率PUI1.80.25 W0.45 W。(4)由功率公式P可知，功率与电压的图像应为D。答案：(1)见解析(2)左端(3)7.20.45(4)D7(2016天津高考)某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程03 V，内阻等于3 k)电压表V2(量程015 V，内阻等于15 k)电流表A1(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表A2(量程03 A，内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。(2)该同学描绘出的IU图像应是下图中的_。解析：描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用V2、A2测量灯泡的电压、电流时，读数不够精确。题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线。(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1。与电流表A1并联的电阻：由于A1的内阻为10 ，若选R4为并