高考物理总复习 第4讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版选修31.ppt

四 滑动变阻器的限流接法和分压接法1 两种接法比较 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 即若滑变动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 五 实验步骤1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表外接法 滑动变阻器采用分压式接法 按下图中的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端 接线经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器滑片位置 测出12组左中不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 六 数据处理1 在坐标纸上以u为横轴 以i为纵轴 建立坐标系 2 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 坐标系纵轴和横轴的标度要适中 以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜 3 将描出的点用平滑的曲线连接起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 七 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带来误差 2 电流表 电压表的读数带来误差 要严格按照读数规则读数 3 在坐标纸上描点 作图带来操作误差 八 注意事项1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠 3 8v 0 3a 的电阻很小 与0 0 6a的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式连接 目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端 使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化 同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝 3 i u图线在u0 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u 1 0v左右绘点要密 以防出现较大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定 即使用的若是 3 8v 0 3a 的小电珠 选用电压表的15v量程 若使用 2 5v 0 6a 的小电珠 则选用电压表的3v量程 5 当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加 到额定值记录i后马上断开开头 6 误差较大的点要舍去 i u图线应是平滑曲线而非折线 1 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 断开开关 根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 2 请画出与实物电路相应的电路图 尝试解答 1 本实验中滑动变阻器是分压连接 分压连线要求电压从0开始变化 所以初始应使电压表示数为0 所以先将滑片置于左端 为能在零到额定电压间多次取值 故使电压表的示数在0 2 5v内变化 取10组电压电流值并记录在表格中 2 由实物图可知 电路连接为滑动变阻器分压连接 电流表外接 答案 1 使它靠近变阻器左端的接线柱 增加小灯泡两端的电压 记录电流表和电压表的多组读数 直至电压达到额定电压 2 如图所示 高中电学实验对于电路的设计主要分两大块 1 测量电路的设计 2 供电电路的设计 1 绘出电压表读数u随op间距离x的变化图线 2 求出金属丝的电阻率 并进行比较 尝试解答 1 建立u x坐标系 进行描点 连线 得到图线如图所示 对应学生用书p148 实验电路设计的思路与方法电路设计也是高考实验题中常考题型之一 首先应明确题目的要求 看清题目要求测定什么物理量 验证 探究什么物理规律 或要求设计达到何种标准的电路等 其设计原则是 安全 方便 经济 任何实验电路都由测量电路和控制电路构成 测量电路又由电表和被测元件构成 而控制电路由变阻器 开关 电源构成 2 乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量 电压表指针指在最大刻度时 加在l上的电压值是 v 3 学习小组认为要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线 需要重新设计电路 请你在乙同学的基础上利用所供器材 在图4所示的虚线框内补画出实验电路图 并在图上标明所选器材代号 尝试解答 1 由题图知电压表读数为2 30v 通过l的电流为0 46a 由欧姆定律计算得小灯泡l的电阻为5 2 标准电阻r2 3k 是电压表内阻的三分之一 电压表两端电压为3v即满偏 故标准电阻r2两端电压为1v 即小灯泡l两端电压为4v 3 考虑到电流表a1量程太大 远远大于小灯泡的额定电流值 故选择更小量程的电流表a2较好 由于a2表量程小于灯泡的额定电流 故需要将电流表a2进行扩容 故将标准电阻r1与电流表a2并联进行分流扩容 由于电流表和电压表内阻均已知 故扩容后的电流表采用内接法还是外接法均可 答案 1 5 2 4 3 本题以描绘小灯泡的伏安特性曲线实验为情境 考查电流表和电压表的改装 电流表的内外接法 滑动变阻器的分压式与限流式接法 电表读数 电路设计 误差分析等知识 这些基本方法都是电学实验的基础 而电学实验题的答卷中往往暴露出考生对这些基本实验能力存在严重的欠缺 因此平时在复习过程中要重视基本实验规律的掌握和实验设计有力的培养 务必透彻理解电表的改装的原理与计算方法 滑动变阻器的分压式接法与限流式接法的区别 电流表内 外接法的区别及误差分析 掌握好电表的读数方法 对应学生用书p149 1 2011 重庆 在测量小灯泡伏安特性实验中 同学们连接的电路中有四个错误电路 如下图所示 电源内阻不计 导线连接良好 若将滑动变阻器的触头置于左端 闭合s 在向右端滑动触头过程中 会分别出现如下四种现象 a 灯l不亮 电流表示数几乎为零b 灯l亮度增加 电流表示数增大c 灯l开始不亮 后来忽然发光 电流表从示数不为零到线圈烧断d 灯l不亮 电流表从示数增大到线圈烧断与上述a b c d四种现象对应的电路序号为 a b c d 解析 图 中现象是总电阻减小 电流表示数增大 和灯泡并联的电阻增大 使得灯泡分得的电压增大 所以灯泡变亮应为b 图 中电流表 电压表和灯泡并联 开始时灯泡不亮 当滑头滑到一定位置时灯泡开始发光 电流表因电流增加得过大而烧坏 应为c 图 中由于电压表内阻太大 电灯不亮 电流表示数几乎为零 应为a 图 中电灯l不亮 在滑片滑动过程中 电流表因电流增加得过大而烧坏 应为d 答案 a 2 2012 河南许昌 额定电压均为220v的白炽灯l1和l2的u i特性曲线如下图甲所示 现将和l2完全相同的l3与l1和l2一起按如图乙所示电路接入220v电路中 则下列说法正确的是 a l2的额定功率为99wb l2的实际功率为17wc l3的实际功率比l3的实际功率小17wd l2的实际功率比l3的实际功率小82w 解析 由l2的伏安特性曲线可得 在额定电压220v时的电流为0 45a 则l2的额定功率为p额 u额i额 99w 所以选项a正确 图示电路为l1和l2串联再与l3并联 所以l1和l2串联后两端的总电压为220v 那么流过l1和l2的电流及两灯的电压满足i1 i2 u1 u2 220v 由l1和l2的u i图线可知 i1 i2 0 25a u1 152v u2 68v 故灯l2的实际功率p2 i2u2 17w 故选项b正确 由于l3两端的电压为220v 故p3 p额 99w 则p3 p2 82w 故选项c错 d对 正确选项为a b d 答案 abd 3 2012 武汉联考 在做 描绘小灯泡的伏安特性曲线 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 电表 开头和导线 要求能测出尽可能多组数据 如下图是没有连接完整的实物电路 已连接好的导线有a b c d e f六根 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 移动变阻器滑片p 发现小灯泡始终不亮 但电压表有示数 电流表几乎不偏转 则故障的原因可能是 3 排除故障后闭合开关 移动滑片p到某处 电压表的示数为2 2v 要测量小灯泡的额定功率 应将滑片p向 端滑动 填 左 右 4 通过移动滑片p 分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数 并绘制成了如右图所示的u i图象 根据u i图象提供的信息 可计算出小灯泡的额定功率约为 w 5 图线是曲线而不是过原点的直线 原因是 解析 1 为方便电路调节 滑动变阻器应分压式接法 2 小灯泡始终不亮 电流表几乎不偏转的故障现象表明小灯泡上没有电流流过 但电压表有示数 一定是c段导线断路或灯泡损坏 3 滑片p向右移动时 小灯泡上获得的电压升高 电压有可能从2 0v升高到额定电压2 5v 4 从u i图象上观察 额定电压是2 5v时 电流约为0 2a 额定功率约为0 5w 5 小灯泡的电阻会随温度的升高而增大 图线是曲线而不是直线 答案 1 连线如下图所示 2 c段导线断路或灯泡损坏 3 右 4 0 5 5 小灯泡的电阻会随温度的升高而增大 4 2012 海淀模拟 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的实验仪器如下 1 在上述器材中 滑动变阻器应选 电流表应选 2 在图中用笔画线代替导线 把实验仪器连接成完整的实验电路 3 利用实验中得到的实验数据在i u坐标系中 描绘出了如右图所示的小电珠的伏安特性曲线 根据此图给出的信息 可以判断出图中正确的是 图中p为小灯泡功率 5 发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件 它的电路符号如右图所示 正常使用时 带 的一端接高电势 带 的一端接低电势 某同学用实验方法探究二极管的伏安特性 现测得它两端的电压u和通过它的电流i的数据如下表所示 1 在虚线框内画出实验电路图 除电源 开关 滑动变阻器外 实验用电压表v 内阻rv约为10k 电流表ma 内阻ra约为100 2 在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线 3 根据 2 中画出的二极管的伏安特性曲线 简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系 解析 1 同时测定二极管上的电流和电压时 由欧姆定律分析表格中的每一组数据 可以看出发光二极管的电阻是变化的 变化的范围大约在100 500 之间 故电流表的内阻对测量影响较大 利用电流表外接法误差小 而测量数据从0开始 滑动变阻器采用分压式接法 才能得到足够多的数据 2 将表格提供的数据在方格纸上描点 平滑连接各点可画出u i图线 3 发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小 答案 1 实验电路图如图所示 2 伏安特性曲线如图所示 6 2012 洛阳四校联考 如图所示为某同学实验得到的小灯泡灯丝电阻的u i关系曲线图 1 在上框中画出实验电路图 根据该电路图可得到u i关系的完整曲线 可用的器材有 电压传感器 电流传感器 滑线变阻器 变化范围0 50 电动势为6v的电源 不计内阻 小灯泡 电键 导线若干 2 如果将该小灯泡分别接入甲 乙两个不同电路 如图所示 其中甲电路的电源为一节干电池 乙电路的电源为三节干电池 每节干电池的电动势为1 5v 内电阻为1 5 定值电阻r 18 则接入 选填 甲 或 乙 电路时 小灯泡较亮些 3 在电路乙中 小灯泡消耗的电功率为 w 4 若将电路乙中的电阻r替换为另一个完全相同的小灯泡 其他条件不变 则此时电源内部的发热功率为 w 解析 由于要画出u i关系的完整曲线 必须用分压接法画出实验电路图 分别在小灯泡灯丝电阻为u i关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线 与小灯泡灯丝电阻为u i关系曲线交点