【志鸿优化设计】2014届高考物理第一轮复习 （梳理整合+探究突破+巩固提升）专题实验8 描绘小电珠的伏安特性曲线（含解析） 鲁科版

1 实验实验 8 8 描绘小电珠的伏安特性曲线 描绘小电珠的伏安特性曲线 一 实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线 二 实验原理 用电流表和电压表测出小电珠在不同电压下的电流 建立IU坐标系 描点连成直线或 平滑曲线即得到小电珠的伏安特性曲线 为了尽可能多取些数据点并减小实验误差 应选用电流表外接法 滑动变阻器分压接 法电路 因为小电珠的电阻值较小 三 实验器材 小电珠 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 导线 开关 坐标纸 四 实验步骤 1 连接电路 将小电珠 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 开关用导线连接成如图所示电路 2 测出小电珠在不同电压下的电流 1 闭合开关 S 前 滑动变阻器触头应移到最左端 以使开关闭合时小电珠电压能从 0 开始变化 同时 这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝 2 移动滑动变阻器触头的位置 测出 12 组不同的电压值U和电流值I 并将测量 数据填入表格 U V00 20 40 60 81 01 2 I A0 U V1 62 02 42 83 23 63 8 I A 3 画出伏安特性曲线 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 4 拆除电路 整理仪器 五 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 六 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 8 V 0 3 A 的电阻很小 与 0 0 6 A 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 2 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 0 V 左右将发生明显弯曲 故在U 1 0 V 左右绘点要密 以防 出现较大误差 4 电流表选择 0 6 A 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 8 V 0 3 A 的小电珠 选用电压表的 15 V 量程 若使用 2 5 V 0 6 A 的小电珠 则选用电压表的 3 V 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后马上断开开关 6 误差较大的点要舍去 I U图线应是平滑曲线而非折线 七 实验改进 一种测小电珠的电阻的准确方法 实验原理 如图所示 两个电压表完全相同且内阻很大 移动滑动触头 调节电阻箱 的示数 使两个电压表示数相同 则电阻箱的读数即为小电珠电阻 记下小电珠的电阻和 电压 多次移动滑动触头 采用相同方法 记下相应电阻箱示数和电压表的读数 在坐标 纸上画出R U图线 并分析R随U变化的规律 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中 由于电表内阻的影响 会产生系统误差使得 小电珠的电阻测量不准确 上述实验方法可以消除这种误差 操作 读数比较方便 命题研究一 实验原理和实验器材 题例 1 有一个小电珠上标有 4 V 2 W 的字样 现在要用伏安法描绘这个小电珠 的I U图线 有下列器材供选用 A 电压表 0 5 V 内阻 10 k B 电压表 0 10 V 内阻 20 k C 电流表 0 3 A 内阻 1 D 电流表 0 0 6 A 内阻 0 4 E 滑动变阻器 5 1 A F 滑动变阻器 500 0 2 A 1 实验中电压表应选用 电流表应选用 为使实验误差尽量减小 要求 电压表从零开始变化且多取几组数据 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 2 请在方框内画出满足实验要求的电路图 并把由图中所示的实验器材用实线连接 成相应的实物电路图 思路点拨 解答本题需要把握以下三点 1 通过相关计算选择仪器 2 判断电流表的内 外接 变阻器的分压 限流接法 3 3 能根据电路图进行实物连图 解题要点 规律总结规律总结 1 限流 分压两种电路的比较 2 实物图连线的一般思路 实物连线就是根据电路图把实物连起来 实物连线的一般思路如下 1 先画电路图 后画实物图 在电路图上标明电源的正 负极 电流表和电压表的 正 负接线柱等 按实物的布局设计线路图 再根据线路图连接实物图 2 先串后并 注意正负 画电路实物图时 应选择一条包含电路元件最多的通路 例如 从电源的正极出发 沿着电流的方向依次把电键 用电器 电流表 先接正柱 后 接负柱 变阻器等连接起来 一直连到电源负极 然后再把其余的电路元件和电压表并联 在电路的某两点之间 3 注意量程 接线到柱 连接多量程电流表 电压表时 应注意选择适当的接线柱 即选取合适的量程 所有导线的连接点都应画在用电器的接线柱上或电源的正 负极上 不应在无接线柱的地方把几条导线相接 4 避免交叉 检查无误 所画导线不应交叉 以使连接情况清晰易辨 画好电路实 物图后 应对照电路图再检查一遍 以便减小错误 命题研究二 实验数据的处理 题例 2 如图中所示器材为某同学测绘额定电压为 2 5 V的小电珠的IU特性曲线的 实验器材 1 根据实验原理 用笔画线代替导线 将图中的实验电路图连接完整 2 开关 S 闭合之前 图中滑动变阻器的滑片应该置于 选填 A端 B 端 或 AB之间 3 实验中测得有关数据如下表 U V0 400 801 201 602 002 402 80 I A0 100 160 200 230 250 260 27 根据表中的实验数据 在下图中画出小电珠的I U特性曲线 4 4 若已知小电珠灯丝在 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 试估算该小电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为 保留三 位有效数字 思路点拨 解答本题需要把握以下两点 1 描点 连线作图时的注意事项 2 由伏安特性图线进行数据计算的方法 解题要点 规律总结规律总结 图象法处理数据的优点 1 图象可直观形象地反映出物理量之间的变化关系 2 图象可以减少某次数据不准造成的偶然误差 1 在如图甲所示的电路中 电源电动势为 3 0 V 内阻不计 L1 L2 L3为三个相同 规格的小电珠 这种小电珠的伏安特性曲线如图乙所示 当开关 S 闭合后 A 通过 L1的电流为通过 L2的电流的 2 倍 B L1的电阻为 7 5 C L1消耗的电功率为 0 75 W D L2消耗的电功率为 0 375 W 2 2012 安徽理综 如图为 测绘小电珠伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知 小电珠额定电压为 2 5 V 5 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电珠灯丝的伏安特性曲线 2 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图 3 为测量 12 V 5 W 的小电珠在不同电压下的功率 给定了以下器材 电源 12 V 内阻不计 电流表 量程 0 0 6 A 0 3 A 内阻约为 0 2 电压表 量程 0 3 V 0 15 V 内阻约为 15 k 滑动变阻器 0 20 允许最大电流 1 A 开关一个 导线若干 实验要求加在小电珠上的电压可从 0 开始调节 1 以上四个电路图你认为最合适的是 2 在本实验中 电流表的量程可选 3 某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示 某次测量时 电流表读数为 0 40 A 此时小电珠的实际功率为 W 6 4 2012 四川理综 某学习小组的同学拟探究小电珠 L 的伏安特性曲线 可供选用 的器材如下 小电珠 L 规格 4 0 V 0 7 A 电流表 A1 量程 3 A 内阻约为 0 1 电流表 A2 量程 0 6 A 内阻r2 0 2 电压表 V 量程 3 V 内阻rV 9 k 标准电阻R1 阻值 1 标准电阻R2 阻值 3 k 滑动变阻器R 阻值范围 0 10 学生电源E 电动势 6 V 内阻不计 开关 S 及导线若干 甲 乙 1 甲同学设计了如图甲所示的电路来进行测量 当通过 L 的电流为 0 46 A 时 电 压表的示数如图乙所示 此时 L 的电阻为 2 乙同学又设计了如图丙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 在图丁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 7 丙 丁 8 参考答案参考答案 考向探考向探究突破究突破 题例 1 答案 答案 1 A D E 2 见解析 解析 解析 1 因小电珠的额定电压为 4 V 所以电压表应选用 A 小电珠的额定电流 I 0 5 A 所以电流表应选用 D 小电珠正常工作时的电阻为R 8 因为 P U U2 P Rx Rx为小电阻 电流表应采用外接法 要求电压表从零开始变化 故滑动变阻器 RVRA 采用分压接法 为便于调节 滑动变阻器应选用 E 2 满足实验要求的电路图如图 接成的相应实物电路图如图 题例 2 答案 答案 1 如图所示 2 A端 3 如图所示 4 1 64 103 1 58 103 1 65 103均可 9 解析 解析 1 对于小电珠的伏安特性曲线的实验 电流和电压要从零开始调节 故本实 验必须使用滑动变阻器分压式接法 由于小电珠的电阻较小 实验室中的电压表内阻远大 于小电珠的电阻 故采用电流表外接法进行伏安法测电阻 在连接实物图时要注意电表的 量程与正负极 2 在实验开始前要检查电路的安全性 为了保护电流表和电压表 需要将滑动变阻 器的分压值调为零 即将滑片置于A端 3 如答案中图所示 4 由作出的伏安特性曲线图读取电压为 2 5 V 时 电流约为 0 262 A 依题意可得 解得t 1 635 1 64 103 2 5 V 0 262 A 1 5 t 273 27 273 演练巩固提升演练巩固提升 1 C 解析 解析 因电源内阻不计 S 闭合后UL1 3 V U L2 UL3 1 5 V 在I U图象 中 可以读出相应的电流IL1 0 25 A IL2 IL3 0 2 A 故 A 错误 由R 知RL1 12 U I 故 B 错误 由P UI知PL1 0 75 W PL2 0 3 W 故 C 正确 D 错误 2 答案 答案 1 使它靠近变阻器左端的接线柱 增加小电珠两端的电压 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 解析 解析 1 接通电路前 电路中的电流应调到最小 以保证用电器安全 由于要 描绘小电珠伏安特性曲线 所以要取多组测量值 包括其额定值 2 电压电流的测量值要从 0 开始 所以实验电路应连成分压式 且满足电压表内阻 远大于灯泡电阻 所以采用电流表外接形式 3 答案 答案 1 A 2 0 0 6 A 3 2 4 解析 解析 1 C 与 D 电路图不符合电压从 0 开始调节 小电珠的电阻 RL 28 8 144 520 8 由于 故电流表应采用外接法 U2 P 122 5 RL RA RV RL RL RA RV RL 应选 A 2 小电珠的额定电流为I A 故电流表量程应选择 0 0 6 A 5 12 3 当电流表读数为 0 40 A 时 由图象可读出电压为 6 0 V 故小电珠实际功率 P 0 40 6 0 W 2 4 W 4 答案 答案 1 5 2 4 3 答图 1 10 答图 2 解析 解析 1 电压表示数为U 2 30 V 电阻为R 5 U I 2 由部分电路欧姆定律和串并联知识 加在 L 上的电压值为U V 4 V 3 3 9 103 3 103 3 采用答图 1 电路 由于电压表量程小于灯泡的额