17-18版 第8章 实验9　描绘小电珠的伏安特性曲线.doc

实验九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、实验器材小电珠、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、铅笔考点一| 实验原理与操作母题(2015广东高考)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 )、定值电阻等图实91(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图实91甲所示，读数为_，据此应选择图实91中的_(选填“乙”或“丙”)电路进行实验(2)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(3)图实92是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件图实92【解析】(1)欧姆表的读数R示数倍率，得R10 ；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“乙”电路进行实验(2)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(3)根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且Rx10 .【答案】(1)10乙(2)增大(3)Y借题悟法核心点拨1.考查欧姆电表的读数公式第(1)问第一空欧姆表的读数示数倍率2.考查电流表内、外接法的使用方法第(1)问第二空根据Rx”“”或“”)【答案】(1)如图甲所示(2)A(3)如图乙所示(4)电压表借题悟法核心点拨1.考查滑动变阻器的分压式与限流式接法的判断第(1)问(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.2.考查滑动变阻器的选择第(2)问在分压式接法中，为便于调节，滑动变阻器应选用阻值小，额定电流较大的.3.考查数据处理和作图能力第(3)问(1)观察和分析表格中的数据.(2)利用表格中的数据在坐标图纸上描点.(3)用平滑的曲线连结描出的点.4.误差分析(1)系统误差：电压表分流带来的误差.(2)偶然误差：电表读数、作图带来的误差.母题迁移(2016天津高考)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(量程015 V，内阻等于15 k)电流表(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表(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IU图象应是下图中的_【解析】描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看， 、 量程偏小，直接测量小灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用、 测量小灯泡的电压、电流时，读数不够精确题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出小灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1.与电流表 并联的电阻：由于 的内阻为10 ，若选R4为并联电阻，则量程为00.4 A，若并联阻值过小，电流表读数偏小，读数欠精确与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表 的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为04 V.(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则IU图线的斜率应越来越小，图B正确【答案】(1)见解析(2)B考点三| 实验拓展与创新创新点1分析小电珠的功率及其变化1(2015福建高考)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图实95甲所示，现已完成部分导线的连接图实95(1)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实95甲实物接线图中完成余下导线的连接(2)某次测量，电流表指针偏转如图实95乙所示，则电流表的示数为_A.(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图实95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). 【导学号：92492323】【解析】(1)要使电流表示数从零逐渐增加，滑动变阻器应采用分压接法，实物接线图如图(a)所示(a)(2)由于最小刻度值为0.02 A，因此示数为0.44 A.(3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时R外r1 ，I A1.5 A，U外1.5 V，即每只小电珠两端的电压为1.5 V，通过图象可知每只小电珠的电流为I00.38 A，n4(只)；通过每只小电珠的电流为I0，两端电压为U，根据闭合电路欧姆定律得：UnI0rE，而U4I03 V，U4I03 V，如图(b)所示，图线的交点纵、横坐标分别为U1.5 V，I00.38 A，PUI00.57 W，P总nP0.574 W2.28 W.(b)【答案】(1)见解析(2)0.44(3)42.28创新点2分析二极管的IU图象2.2014年10月7日瑞典皇家科学院宣布：2014年诺贝尔物理学奖授予发明了蓝色发光二极管(LED)的日本科学家，以表彰他们为提高人类生活品质所做的卓越贡献如图实96为一个蓝色发光二极管(LED)的示意图，杭州少年科学院的“少年科学家”们对它的电学特性进行系列研究图实96(1)因蓝色发光二极管(LED)未标明极性，“少年科学家”们利用多用电表的_(选填“欧姆挡”“电压挡”或“电流挡”)探测二极管的极性请你写出正确的判断方法_.(2)为探究蓝色发光二极管(LED)的伏安特性、测绘它的伏安特性曲线，“少年科学家”们得到科学探究实验室老师的帮助，通过实验，测得发光二极管两端电压U和通过它的电流I的数据如下表：U/V01.501.801.902.002.082.192.33I/mA000.010.020.040.060.090.20U/V2.432.512.562.622.702.822.87I/mA0.500.801.003.005.009.0011.01请在图实97中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整图实97请你根据“少年科学家”实验时收集到的数据，在图实98所示的坐标纸中画出该蓝色发光二极管(LED)的伏安特性曲线(IU图线)图实98(3)若将该蓝色发光二极管(LED)与一个电池组(电动势为E3 V、内阻不计)、阻值R150 的电阻相串联，则该蓝色发光二极管(LED)的发光功率约为_W(结果保留2位有效数字)【解析】(1)由于二极管的单向导电性，可运用多用电表的欧姆挡测试正向、反向电阻，确定二极管的极性多用电表(欧姆表)的黑、红表笔分别接表内电源的正、负极将调零后的多用电表的红、黑表笔分别接二极管的a、b端，若测得电阻几乎为零，则b为正极，若测得电阻较大，则a为正极；(2)由于需要二极管两端电压从零开始增加，滑动变阻器应采用分压式接法，电路连接如图甲所示由表中数据作出二极管的伏安特性曲线如图乙所示将与二极管串联的电阻R视为电池组的内阻，在二极管的伏安特性曲线坐标系中再作出闭合电路的IU图象(电源的伏安特性曲线)，两图象的交点坐标(2.7 V,2.3103 A)，为二极管两端的电压U和通过的电流I，则二极管的功率约为PUI0.006 2 W.【答案】(1)欧姆档将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表的指针偏转角较小，而红、黑表笔反接时指针偏转角较大，说明a端是该发光二极管正极；反之，则b端是该发光二极管正极(2)连线如下甲IU图线如下乙(3)0.006 20.007 3创新点3研究小灯泡的P U2图线3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实99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)图实99(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PU2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图实910所示请指出图象中不恰当的地方图实910【解析】(1)连线如图所示(2)小灯泡电阻大约为5 ，当滑动变阻器阻值最大时，小灯泡与滑动变阻器的并联电阻值约为3.3 ，则12 V3 VR1，解得R19.9 ，所以R1应取10