高考物理大一轮复习实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验准备 实验目的 通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变 化规律.,实验原理,增大,温度,直线,线性,金属导体的电阻率随温度升高而_，从而使得金属 导体的电阻随_变化而发生相应的变化.一个灯泡，不正常 发光和正常发光时灯丝的电阻值可能相差几倍到几十倍.它的 伏安特性曲线并不是一条_，即灯丝的电阻是非_ 的.本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某 一电压变化范围内其阻值的变化，从而了解它的导电特性.,实验器材,小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导,线、坐标纸.,实验过程,实验步骤,(1)按电路图连接好电路.实验电路图如图 S8-1 所示；实物,接线图如图 S8-2 所示.,图 S8-1,图 S8-2,(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近，闭合电键，读 出一组 U、I 值，记录在表格中. (3)再向右依次调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十 组不同的 U、I 值，记录在表格中. (4)断开电键，整理好器材.,数据分析,(1)在坐标纸上以 U 为横轴，以 I 为纵轴，并选取适当的单,位.,(2)用描点法在坐标纸上标出各组 I、U 值的对应点位置. (3)用平滑曲线将各点依次连接起来.,(4)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律.,实验分析,误差分析,(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的,影响会带来误差.,(2)在坐标纸上描点、作图会带来误差. 注意事项,(1)为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法.,(2)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器,应采用分压式连接.,【基础检测】 某同学用如图 S8-3 甲所示的电路测绘额定电压为 3.0 V 的 小灯泡 I-U 图线，并研究小灯泡的实际功率与所加电压的关系.,甲,乙,图 S8-3,(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连,成完整的实验电路.,(2)开关 S 闭合之前，图甲中滑动变阻器 R 的滑片应置于,_(填“a 端”“b 端”或“ab 的正中间”).,(3)根据实验数据，画出的小灯泡的 I-U 图线如图 S8-4 所示， 由此可确定小灯泡在电压为 2.5 V 时的实际功率为_(计 算结果保留 3 位有效数字).,图 S8-4,(4)已知小灯泡灯丝在 27 时的电阻是 1.5 ，并且其阻值 与灯丝温度的关系为 Rk(273t )，k 为比例常数，根据 I-U 图线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为_.,解析：(1)根据电路图，可得实物图的连线如图所示.,图 D24,(2)开关 S 闭合之前，应使小灯泡两端的电压最小，故滑动,变阻器 R 的滑片应置于 a 端.,(3)由小灯泡的 I-U 图线可知，当电压为 2.5 V 时，通过小 灯泡的电流约为 0.39 A ，故小灯泡的实际功率 P UI 2.5 0.39 W0.975 W. (4)由小灯泡的 I-U 图线可知，当小灯泡正常工作时，电压,7.14 ，则有 1.5k(27327 )，7.14k(273t )，解得 t 1155 . 答案：(1)如图D24所示. (2)a端 (3)0.975 W (4)1155,考点 1 滑动变阻器的分压式与限流式的接法 重点归纳,1.两种控制电路的比较,(续表),2.两种控制电路的选择,(1)下列三种情况必须选用分压式接法,要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连 续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路). 当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实 验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若用 限流法，RL 两端电压变化不明显).,若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍,超过 RL 的额定值时，只能采用分压接法.,(2)下列情况可选用限流式接法,测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只是小范围内测量，且 RL与 R0 接近或 RL略小于 R0 ，采用限流 式接法.,电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满,足分压式接法的要求时，采用限流式接法.,没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均 可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法.,典例剖析 例 1：(2016 年贵州遵义三模)某学习小组的同学拟探究“小 灯泡 L 的伏安特性曲线”，可供选用的器材如下： 小灯泡 L，规格“4.0 V 0.7 A”；,电流表 电流表 电压表,，量程 03 A，内阻约为 0.1 ； ，量程 00.6 A，内阻 r20.2 ； ，量程 03 V，内阻 rV9 k；,标准电阻 R1，阻值 1 ；,标准电阻 R2，阻值 3 k； 滑动变阻器 R，阻值范围 010 ； 学生电源 E，电动势 6 V，内阻不计； 开关 S 及导线若干.,甲,乙,丙,丁,图 S8-5,(1)甲同学设计了如图 S8-5 甲所示的电路来进行测量，当通 过 L 的电流为 0.46 A 时，电压表的示数如图乙所示，其读数为 _V，此时 L 的电阻为_.,(2)乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表 指针指在最大刻度时，加在 L 上的电压值是_V. (3)学习小组认为要想更准确地描绘出灯泡 L 完整的伏安特 性曲线，需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器 材，在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明 所选器材代号.,故示数为 2.30 V，根据欧姆定律 R,解析：(1)因为电压表的量程为 3 V，所以分度值为 0.1 V，,2.30 V 0.46 A,5 .,(2)串联一个定值电阻，相当于增加了电压表的量程，因为 电压表内阻和 R2 之比为31，故根据欧姆定律可得电压表两端 的电压与电阻 R2 两端的电压之比为31，因为电压表满偏，故 电压表示数为 3 V，所以定值电阻 R2 两端的电压为 1 V，故 L 上的电压为 4 V.,(3)首先电流表 的量程太大，误差太大，应使用电流表,，,而,的量程小于小灯泡的额定电流，所以需要将电流表的量程,并联一个分流电阻，实验电路图如图,增大，所以给电流表 S8-6甲或乙所示.,甲,乙,图 S8-6 答案：(1)2.30 5 (2)4 (3)如图 S8-6 甲或乙所示.,【考点练透】 1.(2016 年天津卷)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 (量程 03 V，内阻等于 3 k),电压表 电流表 电流表,(量程 015 V，内阻等于 15 k) (量程 0200 mA，内阻等于 10 ) (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 I-U 图象应是下图中的_.,A C,B D,答案：(1)如图 D25 所示. (2)B,图 D25,考点 2 图象法处理数据 重点归纳,画 I-U 图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，如果,有个别偏离较远的点应该舍弃.,典例剖析 例 2：(2015 年辽宁四校模拟)由金属丝制成的电阻阻值会 随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，亲自动手通过实 验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线.可供选择的实验器材 有： A.待测电阻器 Rx(2.5 V,1.2 W),B.电流表 C.电压表,(00.6 A，内阻为 1 ) (03 V，内阻未知),D.滑动变阻器(010 ，额定电流 1 A),E.电源(E3 V，内阻 r1 ) F.定值电阻 R0(阻值 5 ) G.开关一个和导线若干,(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电,压从零开始变化，请在虚线框内画出实验电路图.,(2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下表所示：,图 S8-7,其中，I 是电流表的示数，U 是电压表的示数，UR 是电阻 器两端的实际电压.请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标 图 S8-7 中画出电阻器的伏安特性曲线.,(3)该同学将本实验中的电阻器 Rx 以及给定的定值电阻 R0 二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际 功率是_W.(计算结果保留 2 位小数),解析：(1)要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器 应采用分压接法.电路如图 S8-8 甲所示.,甲,乙,图 S8-8 (2)电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电 压：URUIr，数据如下表所示.电阻器的伏安特性曲线如图 乙中的曲线所示.,UR/V,0.10,0.20,0.35,0.60,0.90,1.45,2.05,2.52,(3)由URI(rR0)E 作出U-I 图象如图乙中直线所示，由 此图象与电阻器 U-I 图线的交点可得此时电阻器的电压 UR 0.9 V，电流 I0.35 A，电阻器的实际功率为 PUI0.32 W. 答案：(1)如图 S8-10 甲所示.,(2)0.10,0.20,0.35,0.60,0.90,1.45,2.05,2.52,如,图乙中的曲线所示. (3)0.32,【考点练透】,2.(2016 年河南洛阳一中模拟)有一个额定电压为 2.8 V，功 率约为 0.8 W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的 I-U 图 线，有下列器材供选用：,A.电压表(03 V，内阻 6 k),B.电压表(015 V，内阻 30 k)； C.电流表(03 A，内阻 0.1 )； D.电流表(00.6 A，内阻 0.5 )； E.滑动变阻器(10 ，2 A)； F.滑动变阻器(200 ，0.5 A)；,G.蓄电池(电动势 6 V，内阻不计).,甲,乙,丙 图 S8-9,(1)某同学误将电流表和电压表接成如图 S8-9 甲所示的电 路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是 _.要求小灯泡的电压从零开始增大，应选择图乙中的电 路图是_(填“a”或“b”).,(2)用正确的电路进行测量，电压表应选用_，电流,表应选用_.(用序号字母表示),(3)滑动变阻器应选用_.(用序号字母表示),(4)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.由图,线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_.,(5)若将此灯泡与电动势 6 V、内阻不计的电源相连，要使 灯泡正常发光，需串联一个阻值为_的电阻.(计算结果 保留 3 位有效数字),解析：(1)由电路图可知，电压表串接在电路中，电路中的 电阻很大，小灯泡不亮；要使电压从零开始调节，应采用分压 接法；故电路图应选择 b； (2)由题意可知，灯泡的额定电压为2.8 V，故电压表的量程 应大于2.8 V，故电压表应选3 V 量程，故选A；由 PUI 可得，,电流为 I,0.8 2.8