（江苏专版）2020版高考物理第七章实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线讲义（含解析）.docx

描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的1描绘小灯泡的伏安特性曲线。2分析伏安特性曲线的变化规律。二、实验器材小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。突破点(一)实验原理与电路设计例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。集训冲关4(2018南通模拟)为描绘一只标有“2.5 V0.75 W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供了如下实验器材：电压表V(量程为03 V，内阻约5 k)电流表A1(量程为00.6 A，内阻约1 )电流表A2(量程为03 A，内阻约10 )滑动变阻器R1(010 )滑动变阻器R2(0100 )干电池两节，开关S及导线若干(1)为了使测量的准确度较高，调节方便，实验中应选用电流表_，滑动变阻器_；(2)在图甲所示虚线内画出实验电路图；(3)连接电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是_；(4)排除故障后，正确操作得到多组U、I数据，利用Excel软件描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，设小灯泡正常发光的电阻为RA，小灯泡发光较暗时的电阻为RB，根据图像可以判断RA_(选填“大于”“等于”或“小于”)RB。解析：(1)灯泡额定电流为0.3 A，但如果采用3 A量程误差过大，因此只能采用0.6 A量程的A1，本实验中采用滑动变阻器分压接法，因此应采用总阻值较小的滑动变阻器R1。(2)本实验中应采用滑动变阻器分压接法，同时电流表应采用外接法，如图所示。(3)闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，说明电路断路。电压表有示数，说明与电压表并联部分断路，则电路故障的原因可能是灯泡断路。(4)IU图像中图像的斜率表示电阻的倒数，则由题图乙可知，正常发光时的斜率较小，故说明正常发光时的电阻大于较暗时的电阻。答案：(1)A1R1(2)见解析图(3)小灯泡断路(4)大于5(2019徐州检测)描绘“2.8 V,0.8 W”灯泡的IU图线。下列供选用的器材有：A电压表V(03 V，内阻约6 k)；B电流表A1(03 A，内阻约0.1 )；C电流表A2(00.6 A，内阻约0.5 )；D滑动变阻器R1(010 ，2 A)；E滑动变阻器R2(0200 ，0.5 A)；F蓄电池E(电动势4 V，内阻不计)。(1)电流表选_，滑动变阻器选_(用器材的代号表示)。(2)现已完成实验电路部分导线的连接，如图甲所示。请用笔画线代替导线完成余下导线的连接。(3)在图乙坐标纸上根据数据点绘出IU图线。(4)将此灯泡与蓄电池E、滑动变阻器连接，滑动变阻器阻值调为_时，灯泡正常发光。解析：(1)由PUI可得，电流为I0.29 A，故电流表应选C；本实验中应选用分压式接法，故滑动变阻器应选小电阻，故滑动变阻器选D。(2)由于R9.8 ，则有R2RVRA，所以电流表采用外接法，由于要描绘小灯泡的IU图线，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图1所示。(3)在坐标纸上用平滑曲线连接各点，绘出IU图线如图2所示。(4)灯泡正常发光时，电压为UL2.8 V，I0.28 A，可得滑动变阻器阻值调为R 4.3 。答案：(1)CD(2)见解析图1(3)见解析图2(4)4.3突破点(三)实验的改进和创新例3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(保留两位小数)。(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_。由题引知要点谨记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。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集训冲关6(2019南通一模)在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，提供下列器材：A小灯泡(3 V,0.6 W)B电压表(03 V，内阻约3 k)C电压表(015 V，内阻约15 k)D电流表(0250 mA，内阻约1 )E电流表(00.6 A，内阻约0.4 )F滑动变阻器(10 ，2 A)G滑动变阻器(1 k，0.5 A)H电池组(电动势6 V)I开关、导线若干(1)实验时电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)。(2)请用笔画线代替导线，将实物电路图甲连接完整。(3)实验中记录多组电压表示数U和电流表示数I，如下表所示，请在图乙中画出IU图像。编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(4)如果将这个小灯泡接到电动势为3 V，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W(保留两位有效数字)。解析：(1)灯泡额定电压为3 V，电压表应选择B；由表中实验数据可知，最大电流为0.205 A，电流表应选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F。(2)由实验数据可知，最小电流为0.02 A，滑动变阻器应采用分压式接法，由于电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图1所示。(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图像如图2所示。(4)在灯泡IU坐标系内作出电源的IU图像如图2所示，由图示图像可知，灯泡两端电压：U2.08 V，电流：I0.185 A，灯泡实际功率：PUI2.080.185 W0.38 W。答案：(1)BDF(2)见解析图1(3)见解析图2(4)0.387有一只标识为“2.5 V,0.5 A”的小灯泡，小华想测定其伏安特性曲线，实验室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：编号 器材名称 规格与参数A 电源E 电动势为3.0 V，内阻不计B 电流表A1 量程010 mA，内阻200 C 电流表A2 量程0600 mA，内阻2 D 电阻箱R 阻值999.99 E 滑动变阻器R1 最大阻值10 F 滑动变阻器R2 最大阻值2 k(1)为了达到实验目的需要组装一个量程为3.0 V的电压表，那么电阻箱的阻值应调到_ ；(2)为了减小实验误差，实验中滑动变阻器应选择_(选填器材前面的编号)；(3)请帮助小华设计一个电路，要求使误差尽量小，并将电路图画在图1虚线框内；(4)小华在实验中用电流表和改装后的电压表测得数据并记录在下表中，请根据表格中的数据在图2方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线；电压U/V00.51.01.52.02.5电流I/A00.170.300.390.450.49(5)将一个电动势为1.5 V，内阻为3 的电源直接接在该小灯泡的两端，则该小灯泡的实际功率为_ W(结果保留一位有效数字)。解析：(1)由题意可知，本实验应采用伏安法测量小灯泡的伏安特性曲线，由表中数据可知，电流大小最大约为0.49 A，因此电流表应采用A2，故只能采用A1与电阻箱串联的方式进行改装，由串并联电路规律可知