高考物理 第六课时 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线导与练复习课件.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第7章第六课时实验 描绘小电珠的伏安特性曲线 1 描绘小电珠的伏安特性曲线 并分析伏安特性曲线的变化规律 2 理解实验过程中合适器材的选择原则 会根据需要选择不同电路 一 实验原理1 根据欧姆定律 在纯电阻电路中 当电阻的阻值恒定时 电阻两端的电压和通过电阻的电流成线性关系 ui图线是一条倾斜直线 对一只小电珠来说 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 所以 它的伏安特性曲线是一条曲线 2 用电流表测出流过小电珠的电流 用电压表测出小电珠两端的电压得到多组 i u 值 在ui坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将各点连接起来即得到小电珠的伏安特性曲线 3 因为小电珠电阻很小 测量电路应选用电流表外接法 要使小电珠两端电压从0开始变化 滑动变阻器采用分压式接法 二 实验器材小电珠 电池 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线若干 坐标纸 三 实验步骤1 确定电流表 电压表的量程 按原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置 原理图中的最左端 经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器的滑片 测出8 12组不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 4 在坐标纸上以u为横轴 以i为纵轴 建立坐标系 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 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 5 拆除电路 整理仪器 四 注意事项1 电路的连接方式 1 因为小电珠的电阻很小 与0 0 6a的电流表串联时 应采用电流表外接法 2 因为该实验要求小电珠两端电压能从0开始连续变化 所以滑动变阻器采用分压式连接 2 闭合开关前 滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端 3 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 4 所测数据中误差较大的点要舍去 ui图象应是平滑曲线而非折线 5 作图时最小单位与电表分度一致 并且大小要适宜 五 误差分析1 由于电压表不是理想电表 对电路的影响带来误差 2 测量时读数不准 在坐标纸上描点不准引起误差 实验器材和电路的选择 例1 2010年海淀模拟 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 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 甲 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iu坐标系中描绘出了图 乙 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 丙 中正确的是 图中p为小电珠功率 思路点拨 电流表 电压表 选取的依据 参照 估算 电路中出现的电流 电压 的最大值 答案 1 r1a2 2 见解析图 3 d 实验数据的处理 例2 2010年天津模拟 12分 表格中所列数据是测量小电珠ui关系的实验数据 1 分析表格内实验数据可知 应选用的实验电路图是图中的 选填 甲 或 乙 2 在如图 丙 所示的方格纸内画出小电珠的ui曲线 分析曲线可知小电珠的电阻值随i变大而 选填 变大 变小 或 不变 3 如图 丁 所示 用一个定值电阻r和两个上述小电珠组成串并联电路 连接到内阻不计 电动势为3v的电源上 已知流过电阻r的电流是流过小电珠l2电流的两倍 则流过小电珠l1的电流约为 a 规范解答 1 从表中数据可看出 小电珠两端电压可以从零开始调节 这说明滑动变阻器应选用分压式接法 故应选用 甲 图 3分 2 在方格纸上根据ui数据描点 连线 其ui图象如图 3分 随u和i的增大 图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大 故其电阻变大 3分 3 因流过电阻r的电流是流过l2电流的两倍 则流过l1的电流是流过l2电流的3倍 而l1 l2两端的电压之和为3v 在第 2 问描绘出的ui图象中 找出一个电流i对应的电压u1 再找出3i对应的电压u2 直到u1 u2 3v为止 最后得出结果 流过l1的电流为0 21a 3分 答案 1 甲 2 ui曲线见规范解答变大 3 0 21 1 在ui图象中 曲线的切线的斜率表示r大小 2 在第 3 问中 分析l1 l2阻值时 由于通过电流不同 阻值是不同的 不能再认为阻值相同来计算 考点一 实验器材和电路的选择 例1 能力题 2009年福建卷 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 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 请在如图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 3 若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合 请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点 相同点 不同点 答案 1 a2v1r1 2 如图 3 相同点 通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系 不同点 该元件的电阻值随电压的增大而减小 而小电珠的电阻值随电压的增大而增大 考点二 数据的处理 例2 能力题 图 甲 为某同学测绘额定电压为2 5v小灯泡的iu图线实验电路图 1 根据电路图 用笔画线代替导线 将图 乙 中的实验电路连接成完整实验电路 2 开关s闭合之前 图 乙 中滑动变阻器的滑片应该置于 选填 a端 b端 或 ab正中间 3 已知小灯泡灯丝在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 根据如图 丙 画出的小灯泡iu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 由小灯泡的iu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r u i 9 4 由r kt 解得此时灯丝热力学温度t r k 1880k 即灯丝温度为t t 273 1607 1 6 103 答案 1 实物连线图如图所示 2 a端 3 1 6 103 2010年浙江理综 21 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 某同学测得电流 电压的数据如下表所示 1 用上表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所示 请指出图线的特征 并解释形成的原因 解析 1 如图所示 2 电阻随电流增大而增大刚开始温度低 电阻变化不很大 随着电流增大 灯丝温度升高加快 电阻增大也变快 最后 有部分电能转化为光能 灯丝温度升高变慢 电阻增大也变慢 答案 见解析 测控导航 1 2009年天津卷 为探究小灯泡l的伏安特性 连好如图 甲 所示的电路后闭合开关 通过移动变阻器的滑片 使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大 直到小灯泡正常发光 在图 乙 中由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的ui图象应是 c 解析 灯丝电阻随电压的增大而增大 在图象上某点与原点连线的斜率应越来越大 a b d错误 c正确 故选c 2 2009年浙江理综 如图所示 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验中 同组同学已经完成部分导线的连接 请你在实物接线图中完成余下导线的连接 答案 连接如图中虚线所示 3 2010年安徽理综 太阳能是一种清洁 绿色 能源 在我国上海举办的2010年世博会上 大量利用了太阳能电池 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 某实验小组根据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iu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 请将图 1 连成一个完整的实验电路图 2 该实验小组根据实验得到的数据 描点绘出了如图 2 所示的iu图象 由图 2 可知 当电压小于2 00v时 太阳能电池的电阻 填 很大 或 很小 当电压为2 80v时 太阳能电池的电阻约为 答案 1 连线如图 2 很大1000 965 1040均对 4 2011年江苏省苏北四市高三第二次调研测试物理试题 2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈 海姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫 以表彰他们对石墨烯的研究 他们最初是用透明胶带从石墨晶体上 粘 出一片石墨烯的 我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨 能导电 某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验 得到如下数据 i和u分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压 实验室提供如下器材 a 电流表a1 量程0 6a 内阻约为1 0 b 电流表a2 量程3a 内阻约为0 1 c 电压表v1 量程3v 内阻3k d 电压表v2 量