高考物理一轮复习 7.5实验：描绘小电珠的伏安特性曲线课件.ppt

第五讲实验 描绘小电珠的伏安特性曲线 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 一 实验目的1 描绘小电珠的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 二 实验原理1 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 测出多组 u i 值 在u i坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连起来 2 电流表外接 因为小电珠的电阻很小 如果电流表内接 误差明显较大 滑动变阻器采用分压式 使电压能从零开始连续变化 三 实验器材小电珠 3 8v 0 3a 或 2 5v 0 6a 一个 电压表 0 3v 15v 与电流表 0 0 6a 3a 各一个 滑动变阻器 最大阻值20 一个 学生低压直流电源 或电池组 开关一个 导线若干 坐标纸 铅笔 四 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1 2组左右不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 4 拆除电路 整理仪器 五 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 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 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 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠 3 8v0 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0开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端 从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化 同时 也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏 3 i u图线在u 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u 1 0v左右要多测几组数据 以防出现很大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程选择视小电珠的额定电压而定 5 调节滑动变阻器 使小电珠两端电压缓慢增加到额定值 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 7 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 由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差 故可采用 dis 数字化实验系统来进行数据的采集和处理 如图所示 电流和电压均可由传感器测出 并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据 然后输入电脑 由电脑对数据进行分析 对偏差很大的数据进行自动取舍 再进行绘图 便得到小灯泡的伏安特性曲线 某实验小组要描绘一只规格为 2 5v0 5a 小电珠的伏安特性曲线 除了提供导线和开关外 还有以下一些器材 a 电源e 电动势为3 0v 内阻不计 b 电压表v 量程为0 3 0v 内阻约为2k c 电流表a 量程为0 0 6a 内阻约为1 d 滑动变阻器r 最大阻值10 额定电流1a 例1 1 为完成本实验 请用笔画线代替导线 将下列实物图连成完整的电路 图中有几根导线已经接好 要求实验误差尽可能的小 如果电路中的所有仪器都完好 闭合开关后调节滑动变阻器 发现小灯泡亮度发生变化 但电压表 电流表的示数均不能为零 试判断可能是哪根导线发生了断路 请用 在相应的导线上标出 2 下表中的数据是该小组在实验中测得的 请根据表格中的数据在方格纸上作出小电珠的伏安特性曲线 3 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约为 w 保留两位有效数字 思路指导 本实验要描绘小灯泡的伏安特性曲线 灯泡两端电压应从零开始 所以滑动变阻器采用分压接法 小灯泡的电阻rl约为5 电压表的内阻约为2k 电流表的内阻为1 所以灯泡电阻远小于电压表内阻 采用电流表外接法测电阻 完成电路连接后 发现电压表电流表示数不能为零 故障在于把滑动变阻器接成的限流方式 利用实验中的数据在i u图象中描点作图 用电动势1 5v 内阻为3 的电源给灯泡供电 在同一i u图象画出该电源的伏安特性曲线 与灯泡的伏安特性曲线有一交点 这一交点的值为灯泡在这个电源供电的情况实际电压和电流 解析 1 电路中滑动变阻器要采用分压接法 由于小灯泡的电阻比较小 电流表应采用外接法 电路连接如图所示 如果电路中的所有仪器都完好 闭合开关后无论如何调节滑动变阻器 发现小灯泡亮度发生变化 但电压表 电流表的示数均不能为零 说明滑动变阻器不是分压接法 而是限流接法 断路导线如图所示 2 根据题表中数据描点画线得小电珠的伏安特性曲线如图所示 3 作出外电路的伏安特性曲线如图所示 两条曲线的交点即为小灯泡的工作点 小灯泡两端电压约为0 8v 电流约为0 24a 电功率约为p ui 0 8v 0 24a 0 19w 0 18w 0 20w都算对 答案 1 见解析图 2 见解析图 3 0 19 0 18 0 20都算对 如图甲所示是某实验小组测定电阻约为10 的小灯泡的伏安特性曲线的电路图 图乙是他们按照图甲所示的电路在实物上连线的示意图 教师检查发现有一根导线的一端接错了地方 请你在图乙中的这根连线上画上 并直接在图上画出这根导线的正确连线 变式训练1 解析 由题图甲可看出 测量小灯泡的伏安特性曲线的供电电路图是分压式接法 测量电路是安培表外接法 正确连线如图所示 答案 见解析 2013年福建卷 硅光电池在无光照时不产生电能 可视为一电子元件 某实验小组设计如图甲电路 给硅光电池加反向电压 硅光电池负极接高电势点 正极接低电势点 探究其在无光照时的反向伏安特性 图中电压表的v1量程选用3v 内阻为6 0k 电压表v2量程选用15v 内阻约为30k r0为保护电阻 直流电源电动势e约为12v 内阻不计 例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 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 填 线性 或 非线性 关系 思路指导 按照电路图连接好实物图 已知内阻的电压表可做电流表使用 从而能在ix ux图象中描点得到该硅光电池的ix ux图线 并明确图线性质 解析 1 连接电路如图所示 描点绘出ix ux图线如图所示 由 中描绘出的ix ux图线可知 硅光电池在无光条件下加反向电压时 ix与ux成非线性关系 答案 1 见解析图 2 1 400 23 见解析图 非线性 某一小型电风扇额定电压为4 0v 额定功率为2 4w 某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线 实验中除导线和开关外 还有以下器材可供选择 a 电源e 电动势为4 5v b 电压表v 量程为0 5v 内阻约为4k c 电流表a1 量程为0 0 6a 内阻约为0 2 d 电流表a2 量程3a 内阻约0 05 e 滑动变阻器r1 最大阻值10 额定电流1a f 滑动变阻器r2 最大阻值2k 额定电流100ma 变式训练2 1 为了便于调节 减小读数误差和系统误差 实验中所用电流表应选用 滑动变阻器应选用 填所选仪器前的字母序号 2 请你为该小组设