物理 高三：高中物理第1轮专题复习全套学案-实验8

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线一、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较方式内容限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UERERR00UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围IERR0ER0IER分压电路调节范围大闭合S前触头位置B端A端都是为了保护电路元件由上表可以看出滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能2两种接法的选择1选择不同接法的原则ERROR2两种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小分压式接法适合测量阻值较大的电阻一般比滑动变阻器的总电阻要大如果R很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大R很大时，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节A若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流或电压仍超过电流表或电压表的量程，或超过待测电阻的额定电流或电压，则必须选用分压式接法B若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路C若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法D两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低二、描绘小电珠的伏安特性曲线实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线2分析小电珠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接法，使电压能从零开始连续变化实验器材小电珠38V,03A或25V,06A一个、电压表03V15V与电流表006A3A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，按图1的原理图连接好实验电路图12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S3移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关SUV0020406081012IAUV16202428323638IA4拆除电路，整理仪器数据处理1在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系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，就得到小灯泡的伏安特性曲线误差分析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38V,03A的电阻很小，与006A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3IU图线在U010V左右将发生明显弯曲，故在U010V左右描点要密，以防出现较大误差4电流表选择06A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即若使用“38V,03A”的小电珠，选用电压表的15V量程；若使用“25V,06A”的小电珠，则选用电压表的3V量程5当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关6误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线实验改进一种测小电珠的电阻的准确方法实验原理如图2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RU图线，并分析R随U变化的规律图2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、读数也较方便记忆口诀电路连接是关键，先串后并把线连,滑动变阻要分压，A表外接减误差,电压从零开始调，UI坐标连曲线,连好曲线细研究，得出规律记心间例1图3中所示器材为某同学测绘额定电压为25V的小灯泡的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图32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中间”3实验中测得有关数据如下表U/V040080120160200240280I/A010016020023025026027根据表中的实验数据，在图4中画出小灯泡的IU特性曲线图44若已知小灯泡灯丝在27C时电阻值约为15，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为_C保留三位有效数字例2某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线，实验室提供下列器材A电压表V量程为05V，内阻约5KB电流表A1量程为025MA，内阻约为02C电流表A2量程为006A，内阻约为01D滑动变阻器R1010，额定电流15AE滑动变阻器R201000，额定电流05AF定值电阻R0R01000G直流电源电动势6V，内阻忽略不计H电键一个、导线若干1该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路，得到热敏电阻电压和电流的7组数据如下表，请你在图5中作出热敏电阻的伏安特性曲线电压UV00102024303640电流IMA00165880118160200图52由此曲线可知，该热敏电阻的阻值随电压的增大而_选填“增大”或“减小”该同学选择的电流表是_选填“B”或“C”，选择的滑动变阻器是_选填“D”或“E”3请在虚线框中画出该同学完成此实验的电路图热敏电阻符号为23实验电路设计的思路与方法电路设计也是高考实验题中常考题型之一首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等其设计原则是安全、方便、经济任何实验电路都由测量电路和控制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电路由变阻器、开关、电源构成在测量电路中，一般由电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻RX的关系，其中R0，若RXR0，则设计为内接；若RXR0，则设计为外RARV接；若电表量程不合适，往往还要用定值电阻对电表进行改装在控制电路中，变阻器有分压式、限流式两种接法，若变阻器阻值较小，一般设计为分压式；若变阻器阻值较大，一般设计为限流式，在二者都可行时，应先考虑限流方式，但下面三种情形必须设计为分压式接法数据要求从0开始；变阻器阻值太小、限流限不住；变阻器调节时，不能获取有区分度的多组数据例3某同学为了描绘一个标有“12V,6W”的小灯泡的伏安特性曲线，他到实验室寻找到了一些仪器，但没找到电压表，找到的器材规格如下A电流表A1005A，内阻为05B电流表A2006A，内阻约为03C电阻箱R1099999，最小调节量01D电阻箱R20999，最小调节量01E滑动变阻器R3050，额定电流为15AF滑动变阻器R405，额定电流为3AG16V直流电源H开关、导线若干，待测灯泡利用现有器材，结合所学知识，请你替这位同学设计本实验1画出实验原理图；2以上器材中电阻箱应选用_，滑动变阻器应选用_填代号3写出小灯泡两端电压的表达式，并说明式中符号的意义_1描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图6所示，所用小电珠的额定电压是38V关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是A系统误差主要是由电压表的分流引起的B系统误差主要是由电流表的分压引起的图6C系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的D系统误差主要是由读数时的估读引起的2为探究小电珠L的伏安特性，连好如图7所示的电路后闭合开关S，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是图中的图73在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有电动势为6V的电源，额定电压为25V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线要求能测出尽可能多组数据图8是没有连接完整的实物电路已连接好的导线有A、B、C、D、E、F六根图81请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；2连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是_；3排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为22V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向_端滑动选填“左”“右”；4通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图9所示的UI图象根据UI图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是_W；图95图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_4在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6V15W”字样的小电珠、导线和开关外，还有下列器材A直流电源6V，内阻不计B直流电流表量程为3A，内阻01以下C直流电流表量程为300MA，内阻约为5D直流电压表量程为10V，内阻约为15KE滑动变阻器10，2AF滑动变阻器1K，05A实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量1实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_均用序号表示2在虚线框内画出实验电路图3试将如图10所示的器材连成实物电路图10图115发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件它的电路符号如图11所示，正常使用时,带“”的一端接高电势，带“”的一端接低电势,某同学用实验方法探究二极管的伏安特性,现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示U/V0040812162024262830I/MA0092343681301902403003701在虚线框内画出实验电路图除电源、开关、滑动变阻器外；实验用电压表V内阻RV约为10K，电流表MA内阻RA约为1002在图12中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线图123根据2中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系_62011福建192某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中1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10VB直流电流5MAC欧姆100D欧姆12该同学采用图13所示的电路进行测量图中R为滑动变阻器阻值范围020，额定电流10A，L为待测小电珠，为电压表量程6V，电阻20K，为电流表量程06A，内阻1，E为电源电动势8V，内阻不计，S为开关图13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13中的数字该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图14所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_填“不变”、