高考复习方案（全国卷地区专用）2017届高考物理一轮复习 实验8 描绘小电珠的伏安特性曲线 新人教版.doc

实验8描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线2分析伏安特性曲线的变化规律二、实验器材学生电源(46 v直流)或电池组、小电珠(3.8 v，0.3 a)、_、电压表、_、开关、坐标纸、导线若干考点一实验原理与实验操作1.实验原理用_测出流过小电珠的电流，用_测出小电珠两端的电压，测出多组(u、i)值，在iu坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线2实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，采用电流表_接法，滑动变阻器采用_接法，按如图s81所示的原理图连接好实验电路图s81(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最_端，闭合开关s，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表的示数i和电压表的示数u.(3)以_为纵轴，以_为横轴，建立坐标系，用描点法在坐标纸上描点，用平滑曲线将各点依次连接起来，便得到小电珠的伏安特性曲线，分析小电珠伏安特性曲线的变化规律1 在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧实验中得到了多组数据，通过描点连线在iu坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图s82甲所示图s82(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路 (2)根据图甲，可确定小灯泡的功率p与u2、i2的关系，下列示意图中合理的是_图s83(3)将被测小灯泡、定值电阻r和电源串联成如图s82丙所示的电路电源电动势为6.0 v，内阻为1.0 .若电路中的电流为0.40 a，则定值电阻r所消耗的电功率为_w.式题 2015浙江卷 图s84甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时的实物连接图甲乙图s84(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_ 注意事项(1)因被测小电珠的电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法(2)在实验过程中，由于小电珠两端的电压要从零开始增大，一直增大到小电珠的额定电压，所以滑动变阻器应采用分压式接法(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应移到一端，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小电珠两端的电压从零开始逐渐增大调节滑片时电压表的示数不要超过小电珠的额定电压(4)画iu图像时，要用平滑的曲线连接各点，不要画成折线，个别偏离较远的点应该舍弃考点二数据处理与误差分析1.测绘小电珠的伏安特性曲线的数据处理测量多组电流、电压值，画出小电珠的iu图像，分析小电珠的电阻变化情况2测绘小电珠的伏安特性曲线的误差分析(1)由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会产生误差；(2)电流表、电压表读数时会产生误差；(3)描点、作图及对图像处理时会产生误差2 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 w，额定电压值已模糊不清他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该小灯泡的电阻约为2 ，然后根据公式计算出该小灯泡的额定电压u v1.22 v他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过小灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制小灯泡的ui图线，进而分析小灯泡的额定电压a电压表v(量程3 v，内阻约3 k)b电流表a1(量程150 ma，内阻约2 )c电流表a2(量程500 ma，内阻约0.6 )d滑动变阻器r1(020 )e滑动变阻器r2(0100 )f电源e(电动势4.0 v，内阻不计)g开关s和导线若干h待测小灯泡l(额定功率0.75 w，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“a1”或“a2”)；滑动变阻器选择_(填“r1”或“r2”) (2)在实验过程中，该同学使小灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 v时，发现小灯泡亮度很暗，当达到2.70 v时，发现小灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中次数1234567u/v0.200.601.001.401.802.202.70i/ma80155195227255279310请你根据表中实验数据在图s85中作出灯泡的ui图线图s85(3)由图像得出该灯泡的额定电压应为_v；这一结果大于1.23 v，其原因是_.式题 2015云南联考 有一个小灯泡上标有“4.8 v，2 w”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率p与它两端电压的二次方u2的关系曲线有下列器材可供选用：a电压表v1(03 v，内阻3 k)b电压表v2(015 v，内阻15 k)c电流表a(00.6 a，内阻约1 )d定值电阻r13 ke定值电阻r215 kf滑动变阻器r(10 ，2 a)g学生电源(直流6 v，内阻不计)h开关、导线若干(1)实验中电压表应选用_，定值电阻应选用_(均用序号字母填写)；(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在虚线方框内画出满足实验要求的电路图；(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数uv与此时小灯泡两端电压u的定量关系是_，图s86的四个图像中可能正确的是_图s86考点三同类实验拓展与创新描绘小电珠的伏安特性曲线实验，涉及电压、电流的测量，分压电路，部分电路与闭合电路等知识，往往涉及的类型有：(1)与电压表或电流表的改装结合在一起考查；(2)与电源的路端电压u与电流i的图像结合起来考查；(3)迁移“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验思想和方法研究其他元件的电学特性3 2015全国卷 图s87(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路(a)(b)图s87(1)已知毫安表表头的内阻为100 ，满偏电流为1 ma；r1和r2为阻值固定的电阻若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 ma；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 ma.由题给条件和数据，可求出r1_，r2_.(2)现用一量程为3 ma、内阻为150 的标准电流表a对改装电表的3 ma挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 ma.电池的电动势为1.5 v，内阻忽略不计；定值电阻r0有两种规格， 阻值分别为300 和1000 ；滑动变阻器r有两种规格，最大阻值分别为750 和3000 .则r0应选用阻值为_的电阻，r应选用最大阻值为_的滑动变阻器(3)若电阻r1和r2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻图(b)中的r为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路则图中的d点应和接线柱_(填”b”或”c”)相连判断依据是：_式题 2015福建卷 某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图s88甲所示，现已完成部分导线的连接实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；图s88某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为_a；该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 v、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_w(保留两位小数)1“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验电路如图s89所示，所用小电珠的额定电压是3.8 v关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是()图s89a系统误差主要是由电压表的分流引起的b系统误差主要是由电流表的分压引起的c系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的d系统误差主要是由读数时的估读引起的22015长春质检 在“探究小灯泡的伏安特性”实验中，所用器材有：小灯泡l、量程恰当的电流表a和电压表v、直流电源e、滑动变阻器r、开关s和导线等，要求灯泡两端电压从零开始变化(1)实验中滑动变阻器应采用_接法(填“分压”或“限流”)(2)某同学已连接如图s810所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正图s810a_；b_.3为了测量一个标有“12 v5 w”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 v，电阻不计；电流表：00.6 a，03 a，内阻可忽略；电压表：03 v，015 v，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围020 ，允许通过的最大电流为1 a；开关一个，导线若干实验时要求加在小灯泡两端的电压可从0调到12 v.(1)将图s811甲中的实物图连接完整图s811(2)某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，通过小灯泡的电流大小为0.40 a，则此时加在它两端的电压为_v，此时小灯泡的实际功率为_ w.4某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6 ma，最大电压不超过7 v”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图s812所示，图中定值电阻r1 k，用于限流；电流表量程为10 ma，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 v，内阻约为10 k；电源电动势e为12 v，内阻不计图s812(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：a阻值0200 ，额定电流0.3 ab阻值020 ，额定电流0.5 a应选择的滑动变阻器是_(填“a”或“b”)正确接线后，测得的数据如下表：次数12345678910u/v0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40i/ma0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.00(2)由以上数据分析可知，电压表并联在m与_之间(填“o”或“p”)(3)将电路图在虚线框中补充完整(4)从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是：_.5有一个标有“12 v24 w”的电珠，为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定电珠两端的电压和通过电珠的电流，现有如下器材：a直流电源15 v(内阻可不计)b直流电流表00.6 a、03 a(内阻约0.5 、0.1 )c直流电流表0300 ma(内阻约5 )d直流电压表03 v、015 v(内阻约3 k、15 k)e直流电压表025 v(内阻约200 k)f滑动变阻器10 、5 ag滑动变阻器1 k、3 a(1)实验台上已放置开关、导线若干及电珠，且电珠两端的电压要求从零开始变化，为了完成实验，需要从上述器材中再选用_(用序号字母表示)(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图 (3)若测得灯丝电阻r随电珠两端电压变化的图线如图s813所示，由这条曲线可得出：正常发光条件下，灯丝消耗的电功率为_图s8136二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究据了解，该二极管允许通过的最大电流为50 ma.(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的欧姆挡来判断它的正、负极：当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断_ (填“左”或“右”)端为二极管的正极(2)实验探究中他们可选器材如下：a直流电源(电动势3 v，内阻不计)b滑动变阻器(020 )c电压表(量程15 v、内阻约80 k)d电压表(量程3 v、内阻约30 k)e电流表(量程0.6 a、内阻约1 )f电流表(量程50 ma、内阻约50 )g待测二极管h导线、开关为了提高测量精度，电压表应选用_，电流表应选用_(填字母序号)(3)实验中测得的数据如下表，请在坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线电流i/ma000.21.83.98.614.021.833.550.0电压u/v00.500.751.001.251.501.752.002.252.50图s814(4)同学们将该二极管与阻值为100 的定值电阻串联后接到输出电压恒为3 v的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为_ w.72013江苏卷 为探究小灯泡的电功率p和电压u的关系，小明测量小灯泡的电压u和电流i，利用pui得到电功率实验所使用的小灯泡规格为“3.0 v1.8 w”，电源为12 v的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 .(1)准备使用的实物电路如图s815所示请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)图s815(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻r1 应选_的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材(4)小明处理数据后将p、u2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图s816所示请指出图象中不恰当的地方图s816实验8描绘小电珠的伏安特性曲线【实验器材】电流表滑动变阻器【考点互动探究】考点一实验原理与实验操作1电流表电压表2(1)外分压(2)左(3)电流i电压u例1(1)如图所示(2)d(3)0.64解析 (1)做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，电压、电流从零开始可调，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的电阻与电流表内阻相差不大，与电压表内阻相差大，电流表采用外接法，电路图、实物图如图所示；(2)小灯泡的电阻随温度升高而增大，由功率pi2r知，pi2图像的斜率逐渐增大，选项c错误，选项d正确；由p知，pu2图像的斜率逐渐减小，选项a、b错误(3)当电路中的电流i0.40 a时，由图像可得小灯泡两端的电压u4 v，定值电阻r两端的电压ureuir1.6 v，定值电阻所消耗的电功率puri0.64 w.变式题(1)如图所示(2)0.10 a0.24 a2.00 v0.27 v(8.30.1)(2.70.1)考点二数据处理与误差分析例2(1)如图所示a2r1(2)如图所示(3)2.5(2.42.6均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高而变大)解析 (1)根据pi2r，估算出小灯泡的额定电流大约是600 ma，因此电流表应选a2；本实验要描绘出小灯泡的ui图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法，所以应选阻值较小的r1；小灯泡电阻较小，电流表应外接，如图所示(2)如图所示(3)由pui0.75 w，再结合图像可知u额2.5 v；小灯泡的额定电压大于1.23 v的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻变式题(1)ad(2)如图所示(3)u2uvc解析 (1)由于15 v的电压表量程较大，所以可以采用扩大电压表量程的办法，实验中所用电压表应选用a，定值电阻应选用r13 k的d.(2)采用分压电路，电流表外接如图所示(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数uv与此时小灯泡两端电压u的定量关系是u2uv.由p，r随温度升高(电压增大)而增大，小灯泡的电功率p与它两端电压的二次方u2的关系曲线可能是图c.考点三同类实验拓展与创新例3(1)1535(2)3003000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是r1；若电表指针不动，则损坏的电阻是r2解析 (1)分析电路结构，根据并联电路分流规律，得(r1r2) 2100 ，9r1100 r2，解得r115 ，r235 .(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为3000 ，最小阻值为500 .若定值电阻选择1000 ，则无法校准3.0 ma，所以定值电阻选择300 .由于最大阻值要达到3000 ，所以滑动变阻器要选择3000 .(3)若接在b端，则电路总是闭合的，不能具体判断哪一个电阻损坏了变式题见解析图0.4442.222.28解析 电流表的示数从零开始逐渐增大，说明滑动变阻器应该用分压式接法设有n个小电珠并联，每个小电珠的电压为u，电流为i，则当小电珠的总功率(相当于电源的输出功率)最大时，外电阻和电源内阻相等，所以u1.5 v，ni1.5 a，即每个小电珠两端的电压为1.5 v从题目所给的ui图可以看出，当u1.5 v时，i0.37 a，所以小电珠个数n4，小电珠的总功率p2.25 w.【教师备用习题】12015全国卷 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表v(量程3 v，内阻约为3000 )，电阻箱r0(最大阻值为99999.9 )，滑动变阻器r1(最大阻值100 ，额定电流2 a)，电源e(电动势6 v，内阻不计)，开关两个，导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整 (2)根据设计的电路，写出实验步骤：_.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为rv，与电压表内阻的真实值rv相比，rv_rv(填“”“”或“断开s2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时r0两端的电压大于电压表的半偏电压，故rvrv.22015山东卷 如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流i0，r为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表某同学利用该电路研究滑动变阻器rl消耗的电功率改变rl的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的ui关系图线甲乙回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)(2)i0_a.(3)rl消耗的最大功率为_w(保留一位有效数字)答案 (1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(3)5解析 (1)滑动触头向下移动，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电路总电阻减小，因为总电流不变，所以总电压减小，电压表示数减小(2)电压表示数与电流表示数之间的关系为u(i0i)ri0rir，由图像得i01.00 a.(3)由ui图线可得r20 ，rl消耗的功率puii0rii2r，由二次函数的规律得rl最大功率为5 w.32015广东卷某实验小组研究两个未知元件x和y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等使用多用电表粗测元件x的电阻选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_.据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验(a)(b)(c)连接所选电路，闭合s；滑动变阻器的滑片p从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件x换成元件y，重复实验图(a)是根据实验数据作出的ui图线，由图可判断元件_(填“x”或“y”)是非线性元件(a)(b)该小组还借助x和y中的线性元件和阻值r21 的定值电阻，测量待测电池的电动势e和内阻r，电路如图19(b)所示闭合s1和s2，电压表读数为3.00 v；断开s2，读数为1.00 v利用图(a)可算得e_v，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)答案 10b增大y3.20.50解析 因倍率为“1”，故指针所指的数字即为读数，为10 ；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择b；滑动变阻器的滑片p向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大；由图(a)知，元件x的电流与电压成正比，故为线性元件；而元件y的电流与电压不成正比，故y是非线性元件；由图可知，线性元件的电阻为rx 10 ，若s1、s2都闭合，则电阻r被短路，电路中的电流i a0.3 a，由闭合电路的欧姆定律得euir，断开s2后，电流i a0.1 a，故eui(rr)，两式联立并代入数据得：e3.2 v，r0.50 .42015海南卷 某同学利用图(a)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(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线图(a)图(b)图(c)(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(c)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，记录的数据如下表所示在下面的坐标纸上绘出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_答案 (1)如图所示(2)3.60(3)图线略400(4)实验前使电容器充分放电解析 (2)电压表量程为6 v，分度值为0.1 v，所以读数为3.60 v(估读到下一位)(3)用平滑的曲线把大部分点拟合在一起，发现电压表示数变化越来越慢，40.0 s对应的数据偏离曲线较大(30.0 s到40.0 s的电压值变化过快，与整条曲线的变化趋势不符)(4)实验前电容器不能带电，这个回路使电容器充分放电，不影响后续实验52013天津卷 要测绘一个标有“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(电动势为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、导线若干实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)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1750 ，额定电流0.3 a)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 v，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_w.答案 ab0.1 w解析 测绘小灯泡的伏安特性曲线时，小灯泡两端的电压应从0开始，故所需要的电路为滑动变阻器分压式，滑动变阻器应选用阻值小而电流大的a.电路图应为滑动变阻器分压式和电流表外接法，所以应选用b图作出测电源电动势和内阻的iu图像，与伏安特性曲线交于一点，这点的电压与电流的乘积即为小灯泡消耗的功率，piu0.101.0 w0.1 w.【课时巩固训练】1a解析 由于小电珠的电阻比较小，所以采用电流表外接法，此时电压表的测量值是准确的，但是电流表的测量值和真实值相比要大，系统误差的主要原因是电压表分流，a正确2(1)分压(2)a.开关s闭合，应处于断开状态b滑动变阻器滑片位置不当，应将其置于b端解析 (1)因为小灯泡两端的电压要从零开始变化，故滑动变阻器只能采用分压接法(2)在电路接好并检查是否正确连线之前，开关应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接分压电路时，应使小灯泡两端的电压从零开始调节，故滑片应先处于b端3(1)如图所示(2