高考物理一轮复习 第7章 恒定电流 实验六 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线 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i u图象 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 加在小灯泡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 热点一实验原理的理解和电路的连接 例1 有一个小灯泡上标有 4v 2w 的字样 现在要用伏安法描绘这个灯泡的i u图线 现有下列器材供选用 a 电压表 0 5v 内阻10k b 电压表 0 15v 内阻20k c 电流表 0 3a 内阻0 4 d 电流表 0 0 6a 内阻1 0 e 滑动变阻器 10 2a f 滑动变阻器 500 1a g 学生电源 直流6v 开关 导线若干 1 实验时 选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验 请说明理由 图1 2 实验中所用电压表应选用 电流表应选用 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 3 把图2中所示的实验器材按图1用笔画线代替导线连接成实物电路图 图2 3 按图1连接实物电路 如图所示 答案 1 描绘灯泡的i u图线所测数据需从零开始 并要多取几组数据 2 ade 3 见解析图 变式训练 1 2016 江西上饶中学一模 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 除标有 6v 1 5w 的小灯泡 导线和开关外 还有 a 直流电源6v 内阻不计 b 直流电流表0 3a 内阻0 1 以下 c 直流电流表0 300ma 内阻约为5 d 直流电压表0 15v 内阻约为15k e 滑动变阻器 10 2a f 滑动变阻器 1k 0 5a 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次 图3 1 实验中电流表应选用 滑动变阻器应选用 均用序号表示 2 试按要求在虚线方框3甲中画出电路图 3 根据电路图将图乙中所示器材连成实验电路 解析 1 小灯泡的额定电流为0 25a 估算其电阻为24 故为精确测量 电流表选c 为方便调节 滑动变阻器选e 2 小灯泡内阻较小 故电流表采用外接法 滑动变阻器电阻相对灯泡较小 小灯泡两端的电压又要从零开始调节 故滑动变阻器选用分压式接法 3 实物图连接可以根据分压式接法先把滑动变阻器下面两个接线柱直接连在电源和开关两端 再考虑小灯泡和电流表串联的一端接在滑动变阻器的上接线柱上 另一端接在开关离电源远的那个接线柱上 最后连接电压表 要注意电流进出电表必须正进负出 答案 1 ce 2 如图所示 3 如图所示 热点二实验数据处理与分析 例2 2015 福建理综 19 2 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4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4 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3v 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 答案 连线如图 0 44 42 25 变式训练 2 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大 某同学为研究这一现象 用实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验可供选择的器材有 a 小灯泡 2 5v 1 2w b 电流表 量程0 0 6a 内阻r 1 c 电压表 量程0 3v 内阻未知 d 滑动变阻器r2 0 5 额定电流1a e 电源 e 3v 内阻不计 f 定值电阻r0 阻值6 g 开关一个和导线若干 1 要求小灯泡两端的电压从零开始变化 且能尽量减小系统误差 在虚线框内画出完整的实验电路图 图5 2 按照正确的电路图 该同学测得实验数据如下 i是电流表的示数 u是电压表的示数 u灯是小灯泡两端的实际电压 请通过计算补全表格中的空格 然后在如图5坐标纸中画出小灯泡的伏安特性曲线 解析 1 要求小灯泡两端的电压从零开始变化 故采用滑动变阻器的分压式接法 本题电流表的内阻已知为1 其内压降可算出 为了尽量减小系统误差 故采用电流表内接法 实验电路如图甲所示 甲 2 小灯泡两端的电压等于电压表的读数减去电流表两端的电压 因为电流表内阻为1 故电流表两端的电压值与电流表的读数相等 小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示 乙答案见解析 热点三实验的拓展与创新以本实验为背景 通过改变实验条件 实验仪器设置题目 不脱离教材而又不拘泥教材 体现开放性 探究性等特点 1 以实验原理及实验方法为基础 探究小灯泡功率与电压的关系 2 实验对象的变迁 3 数据处理方式的改进采用 dis 数字化实验系统进行实验数据的采集和处理 例3 2015 广东理综 34 2 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3k 电流表 内阻约为1 定值电阻等 图6 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6 a 所示 读数为 据此应选择图6中的 填 b 或 c 电路进行实验 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7 图7 a 是根据实验数据作出的u i图线 由图可判断元件 填 x 或 y 是非线性元件 该小组还借助x和y中的线性元件和阻值r 21 的定值电阻 测量待测电池的电动势e和内阻r 电路如图7 b 所示 闭合s1和s2 电压表读数为3 00v 断开s2 读数为1 00v 利用图7 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 解析 欧姆表的读数r 示数 倍率 得r 10 根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接 故选择 b 电路进行实验 滑动变阻器的滑片p从左向右滑动 r左增大 待测电阻两端的电压增大 所以电流表的示数增大 根据伏安特性曲线知 x为线性元件 y为非线性元件 且rx 10 由闭合电路欧姆定律 答案 10b 增大 y 3 20 50 变式训练 3 2013年12月14日晚上9点14分左右嫦娥三号月球探测器平稳降落在月球虹湾 并在4分钟后展开太阳能电池帆板 这是中国航天器第一次在地外天体成功软着陆 中国成为继美国 前苏联之后第三个实现月面软着陆的国家 太阳能电池在有光照时 可以将光能转化为电能 在没有光照时 可以视为一个电学器件 某实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法 探究一个太阳能电池在没有光照时 没有储存电能 的i u特性 所用的器材包括 太阳能电池 电源e 电流表a 电压表v 滑动变阻器r 开关s及导线若干 1 为了达到上述目的 应选用图8中的哪个电路图 填 甲 或 乙 图8 2 该实验小组根据实验得到的数据 描点绘出了如图9所示的i u图象 由图可知 当电压小于2 0v时 太阳能电池的电阻 填 很大 或 很小 当电压为2 8v时 太阳能电池的电阻约为 保留两位有效数字 图9答案 1 甲 2 很大1 0 103 1 在做 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验时 所用器材有 电动势为6v的电源 额定电压为2 5v的小灯泡 以及符合实验要求的滑动变阻器 电流表 电压表 开关和导线 要求能测出尽可能多的数据 图10甲所示是没有连接完的实物电路 已连接好的导线有a b c d e f六根 图10 1 请你用笔画线代替导线 将实物电路连接完整 2 连好电路 闭合开关 移动滑片p到某处 电压表的示数为2 2v 若要测量小灯泡的额定功率 应将滑片p向 填 左 或 右 端滑动 3 通过移动滑片p 分别记下了多组对应的电压表和电流表示数 并绘制成了如图乙所示的u i图线 根据u i图线提供的信息 可计算出小灯泡的额定功率为 w 4 小灯泡的u i图线是曲线而不是过原点的直线 原因是 解析 1 小灯泡的电阻很小 因此采用电流表外接法 实验时 要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压 滑动变阻器应采用分压式接法 实物电路如答案图所示 2 将滑片p向右端滑动 可以增大灯泡两端的电压 3 根据u i图象可知 u 2 5v时 i 0 2a 所以小灯泡的额定功率为p ui 0 5w 4 u i图线上各点与原点连线的斜率表示灯丝的电阻 图线是曲线而不是过原点的直线 这是因为灯丝的电阻会随温度的升高而增大 答案 1 如图所示 2 右 3 0 5 4 灯丝的电阻会随温度的升高而增大 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11所示的i u坐标系中 请在图11中画出小灯泡的伏安特性曲线 2 请在图12中选出该实验正确的实验电路图 选填 甲 或 乙 图11图12 3 根据所选电路图 请在图13中用笔画线代替导线 把实验仪器连接成完整的实验电路 图13 4 由伏安特性曲线知 该小