高考物理大一轮复习 第八章 恒定电流 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线课件

实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线,实验基础,热点定位,跟踪训练,实验基础理解落实 夯基础,注意事项 1.电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法. (2)滑动变阻器应采用分压式接法,目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化. 2.闭合开关S前,滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,从而使开关闭合时小电珠两端的电压能从零开始变化,同时,也为了防止开关刚闭合时小电珠因两端电压过大而烧坏灯丝. 3.I-U图像在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U0=1.0 V左右绘点要密,以防出现很大误差. 4.当小电珠电压接近额定电压值时,要缓慢地增加到额定电压值,记录I后马上断开开关. 5.误差较大的点要舍去,I-U图像应是平滑曲线. 误差分析 1.电表内阻对电路的影响会带来误差. 2.电流表、电压表的读数带来误差. 3.在坐标纸上描点、作图带来误差.,热点定位重点透析 通热点,热点一 选择仪器和设计电路,【例1】 发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用.发光二极管的符号为“ ”,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”号的一端接低电势.某同学想描绘它的伏安特性曲线,实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.,实验室提供的器材如下: A.电压表(量程03 V,内阻约20 k) B.电压表(量程015 V,内阻约100 k) C.电流表(量程050 mA,内阻约40 ) D.电流表(量程00.6 A,内阻约2 ),E.滑动变阻器(阻值范围020 ,允许最大电流2 A) F.电源(电动势6 V,内阻不计) G.开关,导线 (1)该同学做实验时,电压表选用的是 ,电流表选用的是 .(填器材前字母) (2)请在图(甲)所示的框内画出测量时使用的电路图.,(3)根据表中数据,在图(乙)所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线. (4)若此发光二极管的最佳工作电流为20 mA,现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连,还需串联一个阻值R= 的电阻,才能使它工作在最佳状态.,核心点拨 (1)根据小灯泡的额定电流、额定电压和电表量程范围,选择电流表、电压表. (2)本题既要考虑电流表的内、外接法,又要分析滑动变阻器的接法.,解析: (1)由表格中数据可知,电压表选用的是A,电流表选用的是C.,(2)发光二极管的电压从0开始变化,所以滑动变阻器按分压式连接;发光二极管的电阻大约在90500 之间变化,所以采用电流表外接法,画出实验电路原理图如图(1)所示.,(3)作出发光二极管的I-U图像如图(2)所示. (4)发光二极管的最佳工作电流为20 mA,由该发光二极管的I-U图像可知对应电压2.45 V,串联电阻分压U=3 V-2.45 V=0.55 V,需串联电阻阻值R=U/I=27.5 .,答案: (1)A C (2)(3)图见解析 (4)27.5,方法技巧 器材和电路选择方法 (1)电流表和电压表的选择 根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择. 根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择. 根据电源的参数进行选择. (2)滑动变阻器的选择 当采用分压式接法时,一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器. 当采用限流式接法时,一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器.,(3)电流表内外接法的选择,【教师备用】 (2016海南海口模拟)一只小灯泡,标有“3 V,1.5 W”的字样,现要描绘小灯泡03 V的伏安特性曲线,实验器材有: A.最大阻值为10 的滑动变阻器 B.电动势为6 V,内阻约为1.0 的电源 C.量程为0.6 A,内阻约为1.0 的电流表A1 D.量程为3 A,内阻约为0.1 的电流表A2 E.量程为3 V,内阻约为6 k的电压表V1 F.量程为15 V,内阻约为10 k的电压表V2 G.开关,导线若干 (1)电压表应选 ,电流表应选 .(填器材前的字母),解析: (1)由“3 V,1.5 W”字样,得I= =0.5 A,故电压表应选E,电流表选C.,答案: (1)E C,(2)在该实验中,设计了如图所示的四个电路,为了减小误差,应选取的电路是 .,解析: (2)由于小灯泡电阻较小,电流表应采用外接法,由于电压从零开始,故变阻器应接成分压式,选择C电路.,答案: (2)C,(3)以下是该实验的操作步骤 A.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路 B.调节滑动变阻器滑片的位置,保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大 C.闭合开关,记下电压表、电流表的一组示数(U1,I1),移动滑动变阻器的滑片,每移动一次记下一组(U,I)值,共测出12组数据 D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线 步骤 错误,修正 . 步骤 错误,修正 .,解析: (3)步骤B不妥,闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零;步骤D有错,应按所测数据,在坐标纸上描点,并将各点用一条平滑的曲线连接起来.,答案: (3)见解析,热点二 实验连图与数据处理,(2)图(2)中,该实验正确的实验电路图是 (选填“甲”或“乙”).,【例2】 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中. (1)某同学通过实验得到了8组数据,且已经描在了图(1)所示的I-U坐标系中,请在图(1)中画出小灯泡的伏安特性曲线.,(3)根据所选电路图,请在图(3)中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路.,(4)由伏安特性曲线知,该小灯泡的电阻随电压的升高而 (选填“增大”“减小”或“不变”). (5)根据伏安特性曲线,可判断出图(4)中正确的关系图像是 (图中P为小灯泡的功率,I为通过小灯泡的电流).,核心点拨 (1)I-U图线的斜率变化反映了小灯泡电阻倒数的变化. (2)根据P=I2R,分析P-I2图线的形状.,解析: (1)如图(a)所示.,(2)观察小灯泡的I-U图像,可以看出实验是从电压为零时开始描点,说明电压从零开始调节,所以滑动变阻器应采用分压式接法,因此甲电路正确.,(3)电路实物连接图如图(b)所示.,答案: (1)见解析 (2)甲 (3)见解析 (4)增大 (5)D,(5)根据电功率表达式P=I2R可知,图像P-I2的斜率即为小灯泡的电阻,由于电阻随功率增大而增大,因此应选D.,方法技巧 处理图像及实物图连线的技巧 (1)在描绘小灯泡的伏安特性曲线时,要注意一定要用平滑的曲线,当某个(或某些)测量数据出现明显错误时,要舍掉.,(2)小灯泡的伏安特性曲线(以I-U关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小灯泡在该电压下的电阻,此时计算小灯泡的电阻一定要使用电阻的定义式R= ,而不能使用表达式R= (只有当I和U为线性关系时二者才相等).,(3)实物图连线的技巧 总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负.,对限流电路,只需用笔画线当做导线,从电源正极开始,把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处).,对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动头的电势高低,根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况,将“伏安法”部分接入该两点间.(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接的两点间阻值最小处),【教师备用】 在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A.,解析: (1)本实验中滑动变阻器应用分压式接法,由于电灯泡是小电阻,电流表应该外接,如图所示.,答案: (1)见解析,(1)部分连线的实物图如图(甲) 所示,请完成实物连接图.,(2)某次实验中,当电流表的示数为0.16 A时,电压表的指针如图(乙)所示,则电压为 V,此时小灯泡的功率是 W. (3)正确测量获得的伏安特性曲线是图(丙)中的 (填字母).,答案: (2)1.50 0.24 (3)C,解析：(2)两节干电池电动势为3 V,电压表量程选择3 V,最小刻度为0.1 V,读为1.50 V,灯泡功率为P=UI=1.500.16 W=0.24 W.,热点三 实验的创新与改进,(2015福建卷,19),(2015海南卷,12),(2016山西八校联考),新题体验,某实验小组要描绘一个标有“3.8 V,1 W”的小灯泡RL的R-U曲线,除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择: A.电压表V(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A1(量程150 mA,内阻约为2 ) D.电流表A2(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、方便调节,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 .(填写器材前字母),答案: (1)D E,(2)据实验数据,计算并描绘出了R-U的图像,如图(甲)所示.由图像可知,当所加电压为3 V时,灯泡实际消耗的电功率为 W.假设灯丝电阻R与其温度t的关系是R=k(t+273)(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 .,答案: (2)0.78 2 327,(3)小灯泡的电功率P随电压U变化的图像及其伏安特性曲线可能分别是图(乙)中的 . A.和 B.和 C.和 D.和,答案: (3)C,跟踪训练即时巩固 测效果,1.(2016天津卷,9)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(E=6 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.,答案: (1)见解析,(2)该同学描绘出的I-U图像应是下图中的 .,解析: (2)小灯泡灯丝的电阻随温度升高而变大,故该同学描绘出的I-U图线应该是B.,答案: (2)B,2.(2016湖南郴州二模)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,采用的仪器有: 电源E(电动势6 V,内阻r=2 ) 标称值为“4.0 V,1.6 W”的小灯泡L 电流表A1(量程0.6 A,内阻约2 ) 电流表A2(量程为3 A,内阻约0.5 ) 电压表V(量程6 V,内阻约15 k) 滑动变阻器R1(最大阻值10 ) 滑动变阻器R2(最大阻值200 ) 开关S,导线若干,(1)实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调,则滑动变阻器选用 (填“R1”或“R2”),电流表选用 (填“A1”或“A2”).,答案: (1)R1 A1,解析: (1)实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调,则滑动变阻器选用阻值范围小的R1,由于标称值为“4.0 V,1.6 W”的小灯泡L额定电流为0.4 A,所以电流表选用量程为0.6 A的A1.,(2)请在虚线框中设计出实验所用的电路原理图.,解析: (2)采用滑动变阻器分压式接法,电流表外接,电路如图(a).,答案: (2)见解析,(3)如图(甲)所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I-U图像,如果把两个这样的灯泡和R0=18 的定值电阻串联起来接在电源E(电动势6 V,内阻r=2 )上,如图(乙),则每只灯泡消耗的实际功率为 W.,答案: (3)0.2,3.小明做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,已知小灯泡标称值是“2.5 V,0.3 A”,不考虑电压表分流引起的误差,请完成以下各题. (1)为初步了解小灯泡的电阻值,小明使用多用电表的欧姆挡按正确测量步骤进行测量,根据图(甲)所示,小灯泡阻值为 . (2)为进一步探究小灯泡的伏安特性,小明连接了如图(乙)所示实物图,请在图中补上一根导线,使实验能够正常进行.,解析: (1)采用“1”倍率,所以读数为6 . (2)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,需要测多组数据,所以滑动变阻器应采用分压式接法,如图所示.,答案: (1)6 (2)见解析,(3)按要求操作得到数据如下表所示,第7组中电压表示数如图(丙)所示,则U= V;判断U=0,I=0时的小灯泡电阻值为 ,试分析此电阻值远小于(1)中阻值的原因 .,答案: (3)0.30 1.3 见解析,解析: (3)电压表采用03 V挡,分度值为0.1 V,故读数为0.30 V; U=0,I=0时温度接近2,3组的温度,故应为1.3 ,远小于(1)中的测量值是因为用“1”倍率挡测电阻时电流较大,小灯泡已发光,灯丝温度升高,比灯丝较冷时电阻大得多.,4.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,现除了有一个标有 “5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有: A.直流电源(电动势约为5 V,内阻可不计) B.直流电流表(量程03 A,内阻约为0.1 ) C.直流电流表(量程0600 mA,内阻约为5 ) D.直流电压表(量程015 V,内阻约为15 k) E.直流电压表(量程05 V,内阻约为10 k) F.滑动变阻器(最大阻值10 ,允许通过的最大电流为2 A) G.滑动变阻器(最大阻值1 k,允许通过的最大电流为0.5 A) 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化