2015届《金版教程》高考物理大一轮总复习配套实验专题精讲：实验八描绘小电珠的伏安特性曲线（64张ppt）全国通用

,01主干回顾固基础,【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【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UI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,【实验器材】小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)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,【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，按如图所示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,【数据处理】(画出伏安特性曲线)1. 在坐标纸上以U为横轴，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结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线,【实验器材选取】(1)原则：安全；精确；操作方便(2)具体要求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0.6 A.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,从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器,【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，作图带来误差,【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”的电阻较小，与00.6 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接法，目的是为了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因两端电压过大而烧坏灯丝3. IU图象在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差,4. 电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定(1)若使用“3.8 V0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程(2)若使用“2.5 V0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程5. 当小电珠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6. 误差较大的点要舍去，IU图象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,02典例突破知规律,考点1实验的设计与操作典例透析2012四川高考某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V0.7 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r20.2 ；,电压表V，量程3 V，内阻rV9 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010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干甲同学设计了如图1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2所示，此时L的电阻为_.,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.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5 4 如图所示,采用图3电路，电压表量程扩大了，但电流表指针偏角太小的问题没有解决，若换用电流表A2，量程又太小，但可以并联一阻值较小的定值电阻R1，相当于把A2的量程扩大了，给电压表串联电阻R2可使其量程扩大到4 V，这样设计的电路图就是答图1，可完美地解决问题；答图2相当于把电压表的量程和电流表A2的量程同时扩大了，也同样可解决问题,变式训练2013福建高考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V1量程选用3 V，内阻为6.0 k；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 k；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计,根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路,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IxUx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IxUx图线,()由IxUx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,答案：连线如图()1.400.23,()描点绘出IxUx图线如图()非线性,考点2实验原理及注意事项的考查典例透析2011福建高考某同学在探究规格为“6 V,3 W”的小电珠伏安特性曲线实验中：在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量(填选项前的字母)A直流电压10 VB直流电流5 mAC欧姆100 D欧姆1,.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_端；(填“左”或“右”),. 在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“ 2 点至 3 点”的导线). 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”、“增大”或“减小”),尝试解答D .左 .1 5(或5 1) .增大由电路可知，采用分压接法，当S闭合前应使有效阻值为零，即最左端；电压表、电流表的示数总是调不到零，说明P点在左端时，仍有电流流过小电珠，故为1点至5点导线没有连接好,变式训练某物理小组准备探究某种元件Q(标有4 V,2 W字样)的伏安特性曲线，他们找来了下列器材：,A. 电压表V1(05 V，内阻约10 k)B. 电压表V2(010 V，内阻约20 k)C. 电流表A(00.6 A，内阻约0.4 )D. 滑动变阻器R1(5 ，1 A)E. 滑动变阻器R2(500 ，0.2 A)(1)实验中电压表应选用_，为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用_，请将图中的实物连线补充完整,(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值(3)实验测得表格中的7组数据为了获得更准确的实验图象，应_.,解析：(1)根据元件Q的标称参数，可知电压表应选V1，因要求电压从零开始变化且多取几组数据，所以滑动变阻器采用分压式接法，应选用R1，因元件Q的阻值远小于RV，所以电流表应外接(3)从表格中可发现，所测电压比额定电压小得多，所以应在第7组数据后再多测几组数据，使电压接近或达到额定电压,答案：(1)V1R1如图所示(2)小于(3)在第7组数据后再多测几组数据，使电压接近或达到额定电压,考点3实验数据的处理典例透析2013天津高考要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )；电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )；电压表(量程为03 V，内阻约3 k)；电键一个、导线若干,实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号) A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A) B滑动变阻器(最大阻值1750 ，额定电流0.3 A)实验的电路图应选用下列的图 _(填字母代号).,实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是 _ W.,尝试解答A B 0.1因实验要求灯泡两端电压从零逐渐增大，所以应采用分压电路，又灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应采用外接法，选项B正确,将灯泡接到电源上时，作出电源的IU图象如图所示，读得两图线的交点坐标U1.0 V、I0.1 A，即为此时灯泡两端的电压及通过灯泡的电流，则小灯泡消耗的功率PUI1.0 V0.1 A0.1 W.,变式训练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下图中的_(选填“甲”或“乙”)；,(2)在下图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3 V的电源上已知流过电阻R的电流是流过电珠L2电流的两倍，则流过电珠L1的电流约为_A.,解析：(1)从表中数据可看出，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接法，故应选用甲图 (2)在方格纸上根据UI数据描点、连线，其UI图象如下图所示随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)因流过电阻R的电流是流过电珠L2电流的两倍，则流过灯L1的电流是流过灯L2电流的3倍，而灯L1、L2两端的电压之和为3 V，在(2)描出的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U1U23 V为止最后得出结果，流过电珠L1的电流为0.21 A.答案：(1)甲 (2)UI图线见解析 变大 (3)0.21,考点4实物连接图与实验数据分析典例透析2013江苏高考为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 .,(1)准备使用的实物电路如图所示请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线),(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材,(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示请指出图象中不恰当的地方,尝试解答(1)见解析图(2)10(3)电池(4)图线不应画为直线；横坐标的标度不恰当(1)连线如图所示,(3)实验结束，断开开关，拆除电池两端导线，以防电源短路(4)在坐标纸上描出的点并不是在一条直线上，图线应为曲线；横坐标的标度值取得太大，应适当减小,变式训练2011广东高考在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲所示，结果为_.,(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图中的连线,(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_端为使小电珠亮度增加，P应由中点向_端滑动(4)下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_间多测几组数据(请填写“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”).,解析：(1)因为小