高考物理一轮复习讲义 第4讲 实验八　描绘小电珠的伏安特性曲线.doc

第4讲实验八描绘小电珠的伏安特性曲线一、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1两种接法比较方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载r上电压调节范围ue0ue分压电路调节范围大负载r上电流调节范围i0i分压电路调节范围大闭合s前触头位置b端a端都是为了保护电路元件由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能2两种接法的选择选取原则二、描绘小灯泡的伏安特性曲线温馨提示1两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)2以下三种情况必须采取分压式滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值；电压要求从零变化；实验仪器最大允许电流、电压不够，即连成限流式接法时，电压或电流超过电表量程注意事项1电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法2滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出ui图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法3保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压误差分析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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值2测量时读数带来误差3在坐标纸上描点、作图带来误差考查仪器的选择及电路设计【例1】 某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件，如图741所示为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：图741器材(代号)规格电流表(a1)量程050 ma，内阻约为50 电流表(a2)量程0200 ma，内阻约为10 电压表(v1)量程03 v，内阻约为10 k电压表(v2)量程015 v，内阻约为25 k滑动变阻器(r1)阻值范围015 ，允许最大电流1 a滑动变阻器(r2)阻值范围01 k，允许最大电流100 ma直流电源(e)输出电压6 v，内阻不计电键(s)、导线若干(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号解析(1)图象中电流00.14 a，电流表选a2；电源电压6 v，但图象只要求电压在03 v之间调整，为了测量准确，电压表选v1；由于绘制图象的需要，要求电压在03 v之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了便于调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的r1.(2)该元件约几十欧，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法答案(1)a2v1r1(2)如图所示考查图象描绘(数据处理)及分析【例2】 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流电压的数据如下表所示：电流i/ma2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2电压u/v0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.1211.46(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线；(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图742所示，请指出灯丝的特征，并解释形成的原因图742答案(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线，如图所示(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢不同，第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高很快，电阻增大得快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢【例3】 (2011山东卷，23(2)某同学利用图743甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系(图743乙)上画出ui图象.u/v1.961.861.801.841.641.56i/a0.050.150.250.350.450.55甲乙图743根据所画ui图象，可求得电流i0.20 a时电源的输出功率为_w(保留两位有效数字)实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图743甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计在图744所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是_(rx阻值未知)图744解析ui图象如图所示通过图象可得i0.2 a时u1.84 v故pui0.37 w为了测电源输出功率，电压表必须测出路端电压，d错误；a项中并联rx不起作用，a错误；故选b、c.答案见解析0.37b、c图7451(2012深圳调研)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iu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 ，5 a)f滑动变阻器(200 ，0.5 a)g蓄电池(电动势6 v，内阻不计)(1)用如图745所示的电路进行测量，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)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图746所示由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_.图746(3)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_的电阻解析小灯泡的额定电压为2.8 v，故电压表选用(03 v)；功率约为0.8 w，故小灯泡的电流约为0.3 a，电流表选取(00.6 a)；滑动变阻器一般选择小的便于调节根据图表的横坐标电压2.8 v对应的纵坐标电流为0.28 a，根据欧姆定律得电阻为10 ；当与6 v电源相连时，根据欧姆定律可得需串联11 电阻答案(1)ade(2)10(3)112(2011福建卷，19(2)某同学在探究规格为“6 v、3 w”的小电珠伏安特性曲线实验中：在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量(填选项前的字母)a直流电压10 v b直流电流5 mac欧姆100 d欧姆1图747该同学采用图747所示的电路进行测量图中r为滑动变阻器(阻值范围020 ，额定电流1.0 a)，l为待测小电珠，v 为电压表(量程6 v，电阻20 k)，a 为电流表(量程0.6 a，内阻1 )，e为电源(电动势8 v，内阻不计)，s为开关.在实验过程中，开关s闭合前，滑动变阻器的滑片p应置于最_端；(填“左”或“右”).在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关s后，无论如何调节滑片p，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图747中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“_2_点至_3_点”的导线)图748.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图748所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”、“增大”或“减小”)解析因小电珠正常发光时的电阻r 12 ，小电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响)，故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻，应选d.在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片p置于最左端.若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路.在iu图象中的每一点与o点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大答案d.左.15(或51).增大3一个标有“3.8 v、0.3 a”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称代号参数电池组e电动势9 v，内阻0.5 电压表v1量程05 v，内阻2.0 k电压表v2量程015 v，内阻3.0 k电流表a1量程00.3 a，内阻2.0 电流表a2量程06 a，内阻0.4 滑动变阻器r1010 ，额定电流2 a滑动变阻器r20100 ，额定电流0.5 a固定电阻r05 ，额定电流5 a开关s一个导线m若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确(1)现在有图749所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有_图749(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表_，电流表_，滑动变阻器_(填器材名称代号)图7410(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的iu图线，如图7410所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点a和b的电阻值分别为_、_.解析(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，a、b图错误，c图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选d图(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8 v、0.3 a”，因此，电压表选择v1；电流表选择a1；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器r1.(3)根据r得a点电阻为6.3 (结果为5.96.5 都对)；b点电阻为10 .答案(1)d图(2)v1a1r1(3)6.3 10 4(2011广东卷，34(2)在“描绘小电珠的伏安特曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 v,0.6 w)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”、“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图7411甲所示，结果为_.丙图7411(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图7411乙完成实物图7411丙中的连线(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片p置于_端，为使小电珠亮度增加，p应由中点向_端滑动(4)下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).数据点abcdefu/v0.000.501.001.502.002.50i/a0.0000.1220.1560.1850.2160.244解析(1)小电珠(2.5 v,0.6 w)对应电阻为 10.4 ，电阻十几欧，所以选“1挡”(2)电流表的电阻只有几欧，与电压表几千欧相比，小电珠的电阻算小电阻，所以电流表必须外接，伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与电源采用分压接法(3)从a端开始，电压为零，向b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大(4)ab之间电流增加了0.122 a，其他段电流增加了0.03 a左右所以需要在ab之间将电流分为0.030 a、0.060 a、0.090 a，分别测出相应的电压值答案(1)17.5(2)见解析(3)ab(4)ab5用下列器材组装成描绘电阻