高考物理一轮复习第7章恒定电流实验8描绘小电珠的伏安特性曲线课件新人教版选修3_1

恒定电流 选修3 1 实验八描绘小电珠的伏安特性曲线 知识梳理自测 一 实验目的1 掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法 2 掌握伏安特性曲线的描绘方法 3 理解小电珠的伏安特性曲线为什么不是一条直线 三 实验步骤1 按如图所示的电路原理图连接电路 在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的A端 2 闭合开关 移动滑片P 读出十几组U I值 并记录在表格中 3 建立U I坐标系 将所得几组U I值在坐标上描出所对应的点 4 用平滑的曲线将各点连接起来 即为U I图象 四 数据处理实验中 在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时 尽量使灯泡的电压变换有规律 再对应地读电流值 然后再根据所取的电压 电流的最大值 选取适当的横 纵坐标分度 描点画图 这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些 五 实验器材选取1 原则 安全 精确 操作方便 2 具体要求 1 电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流 干电池中电流一般不允许超过0 6A 2 用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流 3 电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值 4 滑动变阻器 分压式接法要选用小阻值滑动变阻器 六 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 3 在坐标纸上描点 作图带来操作误差 七 注意事项1 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 本实验要作出U I图线 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 为保护元件不被烧毁 开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的A端 4 I U图象在U0 1 0V左右将发生明显弯曲 故在U 1 0V左右绘点要密 以防出现很大误差 5 电流表选择0 6A量程 电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定 1 若使用 3 8V0 3A 的小灯泡 选用电压表的15V量程 2 若使用 2 5V0 6A 的小灯泡 则选用电压表的3V量程 6 当小灯泡电压快接近额定电压值时 要缓慢地增加到额定电压值 记录I后马上断开开关 7 误差较大的点要舍去 I U图象应是平滑曲线而非折线 8 建立坐标系时 纵轴表示电流 横轴表示电压 两坐标轴选取的标度要合理 使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 核心考点突破 实验原理与数据处理 该同学选择仪器 设计电路并进行实验 通过实验得到如下数据 1 请你推测该同学选择的器材是 电流表为 电压表为 滑动变阻器为 填写器材代号 A C E 2 请你推测该同学设计的实验电路图并画在图甲的方框中 3 请在图乙的坐标系中画出小灯泡的I U曲线 4 若将该小灯泡直接接在电动势是1 5V 内阻是2 0 的电池两端 小灯泡的实际功率为 W 0 28 解题探究 1 滑动变阻器采取什么连接形式 为什么 2 根据图中什么信息选取器材 3 如何求小灯泡的实际功率 答案 1 滑动变阻器采取分压连接形式 因为表中电压数据是从零开始测量的 2 根据表中的电压值和电流值选取电压表和电流表 滑动变阻器作分压式接法时 选取阻值小的 3 在图乙中作出电池的伏安特性曲线 与小灯泡的I U曲线有个交点 根据交点数据即可得出小灯泡的实际功率 解析 根据表格中数据可知 选量程是0 6A的电流表 量程是3V的电压表 因为电流和电压从零开始调节 所以滑动变阻器用分压接法 滑动变阻器选用阻值较小的E 小灯泡灯丝内阻远小于电压表内阻 故电流表外接 电路图如甲图 根据给出的数据 描点可得该电学元件的伏安特性曲线如图乙曲线所示 在图乙中作出电池 1 5V 2 0 的伏安特性曲线 与小灯泡的I U曲线交于 0 35A 0 8V 的点 即此时小灯泡的实际功率P IU 0 28W 答案 2 见解析 3 见解析 类题演练1 A 电压表V 量程3V 内阻约3k B 电流表A1 量程150mA 内阻约2 C 电流表A2 量程500mA 内阻约0 6 D 滑动变阻器R1 0 20 E 滑动变阻器R2 0 100 F 电源E 电动势4 0V 内阻不计 G 开关S和导线若干H 待测小灯泡L 额定功率0 75W 额定电压未知 1 在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图 指出上述器材中 电流表选择 填 A1 或 A2 滑动变阻器选择 填 R1 或 R2 2 在实验过程中 该同学将小灯泡两端的电压由零缓慢地增加 当电压达到1 23V时 发现小灯泡亮度很暗 当达到2 70V时 发现小灯泡已过亮 便立即断开开关 并将所测数据记录在下面的表格中 A2 R1 请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的U I图线 3 由图象得出该灯泡的额定电压应为 V 这一结果大于1 23V 其原因是 2 5 2 4 2 6均可 小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻 或小灯泡 的电阻随温度的升高而变大 答案 1 电路原理图如图所示 2 见解析图 解析 1 根据P I2R 估算出灯泡的电流大约是600mA 因此电流表应选A2 本实验要描绘出灯泡的U I图线 需要测量多组数据 因此滑动变阻器应采用分压式接法 所以应选阻值较小的R1 小灯泡电阻较小 电流表应外接 2 如图所示 3 由P UI 0 75W 再结合图象可知U额 2 5V 小灯泡的额定电压大于1 23V的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻 本实验可以从以下三个方面改进和创新 1 描绘二极管的伏安特性曲线 2 描绘太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线 3 测定小灯泡在不同电压下的电功率 描绘小灯泡电功率P与两端电压的平方U2的曲线 实验拓展与创新 实验室提供了以下器材 A 电压表 量程0 3V 内阻约20k B 电压表 量程0 15V 内阻约100k C 电流表 量程0 50mA 内阻约40 D 电流表 量程0 0 6A 内阻约2 E 滑动变阻器 阻值范围0 20 允许最大电流2A F 电源 电动势6V 内阻不计 G 开关 导线 1 该同学做实验时 电压表选用的是 电流表选用的是 填选项前字母 2 图甲中的实物连线图已经连了部分电路 请按实验要求将实物图中的连线补充完整 3 根据表中数据 请在图乙中的坐标纸中画出该二极管的I U图线 A C 4 若此发光二极管的最佳工作电流为15mA 现将此发光二极管与电动势为3V 内阻不计的电池组相连 还需串联一个阻值R 的电阻 才能使它工作在最佳状态 结果保留两位有效数字 53 答案 2 见解析图甲 3 见解析图乙 类题演练2 1 根据图甲 用笔画线代替导线 将图乙连接成完整电路 2 用遮光罩罩住硅光电池 闭合开关S 调节变阻器R 读出电压表V1 V2的示数U1 U2 某次测量时 电压表V1示数如图丙 则U1 V 可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA 保留两位小数 1 40 0 23 该小组测出大量数据 筛选出下表所示的9组U1 U2数据 算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix 表中 表示反向 并在坐标纸上建立Ix Ux坐标系 标出了与表中前5组Ux Ix数据对应的5个坐标点 请你标出余下的4个坐标点 并绘出Ix Ux图线 由Ix Ux图线可知 硅光电池无光照下加反向电压时 Ix与Ux成 选填 线性