高考物理一轮总复习 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线课件.ppt

实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线 一 伏安法测电阻 1 伏安法测电阻的两种电路形式比较 续表 2 两种控制电路 1 两种控制电路比较 续表 2 两种控制电路的选择 下列三种情况必须选用分压式接法 a 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 b 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 c 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 下列情况可选用限流式接法 a 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 b 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 c 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 3 器材的选择 1 选择原则 安全原则 不超过各仪表 元件允许的最大电流 组数据 要求电表示数在大范围内可调 选内阻较大的电压表 内阻较小的电流表 能耗少的原则 变阻器通常选限流接法 选择最大阻值与待测电阻的阻值比较接近且稍大一些的 变阻器分压接法时 选阻值较小而额定电流较大的 2 选择步骤 估算电流和电压的最大值 确定实验器材中的电压表和 电流表 根据待测电阻的大约值确定滑动变阻器 选择最大值与 待测电阻差不多的滑动变阻器 根据待测电阻的阻值大小确定安培表的内外接 根据实 验要求确定滑动变阻器的接法 画出实验电路图 4 实物连线 从电源的正极出发 将串联部分电路连接好 注意电表的量程问题 最后连上电压表 连线后需要检查电表的正负极 检查电流是否从正极流入 从负极流出 连线一律连在接线柱上 不交叉 跟踪训练 1 用伏安法测量某一电阻rx的阻值 现有实验器材如下 a 待测电阻rx 阻值约5 额定功率为1w b 电流表a1 量程0 0 6a 内阻为0 2c 电流表a2 量程0 3a 内阻为0 05 d 电压表v1 量程0 3v 内阻为3k e 电压表v2 量程0 15v 内阻为15k f 滑动变阻器r0 0 50 g 蓄电池 电动势为6v 开关 导线 1 为了较准确测量rx阻值 电流表 电压表应选 填器材前面的选项字母 2 在下面的虚线框内画出实验电路图 解析 待测电阻rx的额定电压 额定电流的值约为 答案 1 b d 2 如图25所示 2 有一只电阻rx 其阻值大约在40 50 之间 需要进 一步测定其阻值 现有的器材有 电池组e 电动势9v 内阻约为0 5 伏特表v 量程0 10v 内阻约20k 毫安表a1 量程0 50ma 内阻约20 毫安表a2 量程0 300ma 内阻约4 滑动变阻器r1 0 100 额定电流1a 滑动变阻器r2 0 1700 额定电流0 3a 电键一只 导线若干 有两种可供选择的电路如图s8 1甲 乙所示 实验中要 求多测几组电流 电压值 甲 a2 r1 图s8 1为了实验能正常进行并减小系统误差 而且要求滑动变阻器要便于调节 在实验中应选图 所示的电路 应选代号为 的毫安表和代号为 的滑动变阻器 该实验的系统误差主要是由 引起的 这个因素总是使实验的测量值比真实值偏 小 电压表分流 二 描绘小电珠 小灯泡 的伏安特性曲线 1 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 2 实验原理 金属物质的电阻率随温度升高而增大 从而使得一段金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化 对一只灯泡来说 不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍 它的伏安特性曲线并不是一条直线 即灯丝的电阻是非线性的 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 3 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 4 实验步骤 1 按电路图连接好电路 实验电路图如图s8 2所示 实物接线图如图s8 3所示 图s8 2 图s8 3 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 记录于表格 3 再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 记录于表格 4 断开电键 整理好器材 5 在坐标纸上以i为横轴 以u为纵轴 并选取适当的单 位 6 用描点法在坐标纸上标出各组u i值的对应点位置 7 用平滑曲线将各点依次连接起来 8 分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律 记录表格 5 实验注意事项 对 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验 应明确以下几点 图线应为一条过原点的直线 但由于小灯泡的灯丝在其两端 电压由零增至额定电压的过程中 灯丝温度由室温升高到近2000 灯丝电阻率有明显增大 故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线 2 实验用的小灯泡通常为 3 8v0 3a 一类小电珠 其在白炽状态下电阻很小 在室温下电阻更小 为减小实验误差 测量电路应采用电流表外接法 3 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 跟踪训练 不亮 乙 11 9 3 2010年湛江二模 某同学在做 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验时 误将电流表和电压表接成如图s8 4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 若本实验给定电压表 内阻约为5k 电流表 内阻约为4 滑动变阻器 电源 开关 小灯泡 额定电压3 8v 及导线若干 要求小灯泡的电压从零开始增大 实验应选择图s8 5中的电路图是 该同学描出的伏安特性曲线如图s8 6所示 从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压的增大而 当给小电灯泡加额定电压3 8v时 其电阻为 结果保留三位有效数字 逐渐增大 或增大 s8 4 s8 5 s8 6 4 某学习小组要描绘一只小电珠 2 5v 0 5a 的伏安特 性曲线 所供选择的器材除了导线和开关外 还有以下一些器材可供选择 a 电源e 电动势为3 0v 内阻不计 b 电压表v1 量程为0 3 0v 内阻约为2k c 电压表v2 量程为0 15 0v 内阻约为6k d 电流表a1 量程为0 0 6a 内阻约为1 e 电流表a2 量程为0 100ma 内阻约为2 f 滑动变阻器r1 最大阻值10 g 滑动变阻器r2 最大阻值2k 1 为了减小实验误差 实验中电压表应选择 电流表应选择 滑动变阻器应选择 填器材前面的选项字母 2 为提高实验精度 请你为该学习小组设计电路图 并画 在虚线框中 3 下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的 根据表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线 图s8 7 4 如果用一个电动势为1 5v 内阻为3 的电源与该小电珠组成电路 则该小电珠的实际功率为 结果保留两位有效数字 解析 因为电压要求范围宽 滑动变阻器选用分压式接法 电压表 电流表选择时 在保证安全的前提下 选用小量程电i u图线与小电珠的伏安特性曲线相交 答案 1 bdf 2 如图26所示 图26 图27 3 如图27所示 4 0 19w 0 18 0 20w均可 题型1 伏安法测电阻的综合运用 例1 伏安法测电阻时 使用的电源电压是3v 电压表有0 3v和0 15v两个量程 电流表有0 0 6a和0 3a两个量程 估计待测电阻的阻值约为10 则电压表应选择量程 电流表应选择量程 1 此实验的原理是 2 在虚线框内画出实验电路图 并把图s8 8的实物对应连接起来 图s8 8 3 实验中应测量的物理量是 和 分别用 和 测量 4 连接电路时 开关应 闭合开关前滑动变阻器滑片应置于 填 左 或 右 端 滑动变阻器的作用是 5 某次实验 电流表和电压表的示数如图s8 9所示 该 次实验测得的电阻rx为 图s8 9 6 如果要使电流表的示数变为0 4a 滑动变阻器滑片应向实物图中的 填 左 或 右 端移动 此时电压表示数为 v 7 若实验中所用器材良好 但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动 而电压表的示数却有明显偏转 示数较大 则电路中发生故障的原因是 2 因为是测小电阻 故电流表采用外接法 电流 电压测 量没要求 故滑动变阻器采用限流接法 6 电流变小 滑动变阻器接入电路的阻值变大 故应向阻值变化大的方向移动 此时电压表示数为u ir 2v 7 电流表没示数 说明电流表所在支路断路 电压表示数变大 电路断在电压表两接线柱之间 即待测电阻两端接线柱接触不良 答案 0 3v 0 0 6a 2 如图28所示 图28 3 电阻两端电压 通过电阻的电流 电压表 电流表 4 断开 左 改变被测电阻两端电压 5 5 6 左2 7 待测电阻两端接线柱接触不良 触类旁通 1 给你一个电流表 内阻可忽略不计 一节干电池 内阻可忽略不计 一个开关 一个已知阻值的电阻r和导线若干 如何测出未知电阻rx 1 画出你设计的电路图 2 简要说明测量步骤 3 写出rx的表达式 解 1 如图29所示 图29 2 把rx与已知阻值的电阻r并联在电路中 用电流表分别 测出通过rx及已知阻值r的电流ix和i 题型2 描绘小电珠的伏安特性曲线 例2 2010年盐城模拟 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 用导线a b c d e f g和h按图s8 10所示方式连接好电路 电路中所有元器件都完好 且电压表和电流表已调零 闭合开关后 图s8 10 图s8 11 1 若不管怎样调节滑动变阻器 小电珠亮度能发生变化 但电压表 电流表的示数总不能为零 则可能是图s8 10中的 填导线字母 导线断路 2 某同学测出电源和小电珠的u i图线如图s8 11所示 将小电珠和电阻r串联后接到电源上 要使电路中电流为1 0a 则r 3 某同学在实验中还测出a b c三种元件的伏安特性曲 线分别如图s8 12中的甲 乙 丙 下列说法正确的是 图s8 12 a a能作为标准电阻使用b b能作为标准电阻使用 c b的阻值随电压升高而增大d c的阻值随电压升高而增大 解析 1 若调节滑动变阻器 小电珠的亮度发生变化 但电压表 电流表示数总不能为零 说明滑动变阻器不起分压作用 所以可能是g导线断路 2 由电源的u i图线知电源电动势e 3 0v 内阻r 1 当小电珠与电阻串联后 由闭合电路欧姆定律得e i r r r灯 3 因a元件的i u图象是直线 说明a元件的电阻不变 故可作为标准电阻 a正确 b错误 因i u图线斜率的倒数表示电阻值的变化 故c正确 d错误 答案 1 g 2 0 8 3 ac 触类旁通 2 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1 d 电流表 0 0 6a 内阻0 4 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s8 13甲而不选用图s8 13乙的电路图来完成实验 请说明理由 图s8 13 2 实验中所用电压表应选 电流表应选用 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 描绘小电珠的伏安特性曲线所测 数据需从零开始 并要多取几组数据 a d e 3 把图s8 14中所示的实验器材用实线连接成实物电路 图 图s8 14 答案 如图30所示 图30 易错点 实验电路的实物连线 例题 图s8 15甲所示为某同学测绘额定电压为2 5v的小电珠的i u图线的实验电路图 图s8 15 1 根据电路图 用笔画线代替导线 将图乙中的实物图连 接成完整的实验电路 2 开关s闭合之前 图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 a端 b端 或 ab正中间 图s8 16 3 已知小电珠灯丝在27 时电阻值约为1 5 并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比 热力学温度t与摄氏温度t的关系为t 273 t 根据图s8 16所示的小电珠的i u特性曲线 估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为 保留两位有效数字 解析 对于分压电路 开关s闭合前 应该将滑动变阻器的滑片置于最左端 a端 使待测电路上电压为零 由灯丝电阻与热力学温度成正比可得r kt 当灯丝温度为300k时电阻为1 5 可得k 0 005 由小电珠的i u特性曲线可得当电压为2 5v时灯丝中电流约为0 265a 根据欧姆定律可得出灯丝电阻 答案 1 如图s8 17所示 图s8 17 2 a端 3 1 6 103 方法点拨 解决此类实验电路的实物连线问题分三步走 1 将电源 开关 滑动变阻器串联成回路 滑动变阻器接下 面两个接线柱 2 将待测电阻 安培表串联 串联后其中一端接滑动变阻器下面的接线柱 另一端接在滑动变阻器的金属杆上 3 最后并联上电压表 纠错强化 1 用伏安法测量一个定值电阻的实验所需的器材实物如图 s8 18所示 各器材规格为 a 待测电阻rx 约100 b 直流毫安表 量程0 10ma 内阻50 c 直流电压表 量程0 3v 内阻5k d 直流电源 输出电压3v 内阻可不计 e 滑动变阻器 0 15 允许最大电流1a f 电键一个 导线若干 根据器材的规格和实验要求 在下面的虚线框中画出实验电路图 并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路 图s8 18 解析 若滑动变阻器采用限流式