新课标高考物理一轮复习主题七恒定电流7_1_5实验：描绘小电珠的伏安特性曲线课件

1、恒定电流教材复习课回归教材落实双基课时五实验：描绘小电珠的伏安特性曲线基础自主落实J自主预习自我诊断知识梳理实验原理图7.a b、实验目的1. 描绘小灯泡的伏安特性曲线.2. 分析小灯泡的伏安特性曲线的变化规律.二、实验原理1. 测多组小灯泡的卩、I,并绘出I-U图象.2. 由图线的斜率反映电流与电压和也的关系.三、实验器材小灯泡“3.8M0.3A”、电压表“0315 V”、电流表“00.6-3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.S1!实验步骤1.连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导 线连接成如上图所示电路.2.测量与记录测出小灯泡在不同电压下的

2、电流，移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的-电压值U 和电流值/ ,并将测量数据填入自己设计的表格.五、注意事项1.闭合开关S前，滑动变阻器滑片应移到使小灯泡分得电 压为的一端,从而使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化, 同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过一大而被烧 坏.2. i-u图线在r=i.o v左右将发生明显 弯曲，故在1/= 1.0 V左右要多测几组数据，以防出现很大误差.3. 误差较大的点要舍去，I-U图线应是一平滑曲线而非折线.4. 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知识诊断1.本实验中

3、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（）答案V2.本实验要作出卩一/图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须釆用分压接法（）答案V3本实验描绘出的U-I图线斜率逐渐减小（如图所示）（）答案X4.伏安特性曲线发生弯曲的原因是因为金属电阻率随温度的升高发生变化（）答案V核心要点突破H精研教材重难突破要点一实验原理与电路设计要点深化电流表外接法本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须釆用电流表外接法.2.滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出U-I图象，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保护元件安全为保护元件不被

4、烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的 端.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压典例剖析要描绘一个标有“3 Y QW”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1Q）； 电流表（量程为0250 mA,内阻约5Q）； 电压表（量程为03 V，内阻约3kQ）；开关一个；导线若干（1）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 2,额定电流1A）B.滑动变阻器（最大阻值1750 2,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）CD(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图

5、所示.如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Q的电源两端，小灯泡消耗的功率是W.A 7/AO1.02.03.0审题指导表示额定电压为3 V,额定功率为0.6 W,由 此可求额定电流和正常工作时小灯泡的电阻. 表示滑动变阻器应接成分压式. 求小灯泡消耗功率时，灯泡的伏安特性曲线与电源的卩一I图线的交点即为灯泡的工作电压和工作电流.尝试解答本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的器 材选用、电路选用及实验数据处理，意在考查考生的实验分析及 数据处理的能力（1）描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压从零 开始调节且调节范围较大，因此滑动变阻器釆用分压式接法，为ini使调节过程中电压变化尽可能均

6、匀，选用最大阻值较小的滑动变 阻器A由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表釆用外接法， 选用B图所示的电路.（3）画出电源的伏安特性曲线，如图所示, 两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与 小灯泡两端的电压，t/=l.ov, 7=0.10A,因此小灯泡消耗的功率为 P=C/Z=0.1 W.答案(1)A (2)B (3)0.1题后反思A选取电压表和电流表时需要考虑安全性原则及电表的改装； 若被测小灯泡的阻值较小，电流表应采用外接法；若描绘小灯泡 的伏安特性曲线要求电压、电流从零开始连续变化，滑动变阻器 应采用分压接法.变式训练（2016天津卷）某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3

7、A”字样小灯 泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整.可 供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表Vi（量程03V,内阻等于3kQ）电压表V2（量程015 V,内阻等于15 kQ）电流表Ai（量程0200 mA,内阻等于10 Q）电流表A2（量程03A,内阻等于0.1 Q）滑动变阻器乩（010 Q,额定电流2 A）滑动变阻器/?2（0lkQ,额定电流0.5 A） 定值电阻从（阻值等于1Q）定值电阻血（阻值等于io Q）定值电阻&（阻值等于lkQ） 电源E（E=6V,内阻不计）(1) 请在虚线框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.(2) 该同学描绘出的I

8、-U图象应是下图中的解析用电压表V1和忌串联，可改装成量程为rg0,2X10103 +/?5)=-X(3+l)V=4 V的电压表；用量程为200 mA的电流表A】与定值电阻R4并联可改装为量程为7=人+猗=0.2+A=0.4A的电流表;待测小灯泡的阻值较小，故釆用电流表外接,电路图见答案.(2)小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的/U图象应该是B.答案如图所示(2)B要点二 实验数据的处理与误差分析要点深化1. 数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴，以/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).将

9、描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.2. 误差分析由于电压表、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.典例剖析由金属丝制成的电阻器阻值会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线.可供选择的实验器材有:A. 待测电阻器“（2.5V12W）B. 电流表A（00.6A,内阻为1Q）C. 电压表V（03V,内阻未知）D.滑动变阻器（010Q，额定电流为1A）E.电源0=3 V,内阻 r=ll)F.定值电阻&（阻值为5Q）G.开关一个和导线

10、若干实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化,请在方框内画出实验电路图.按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:/A0. 150. 200. 250. 300. 350. 400. 450. 48U/N0. 250. 400. 600. 901.251. 852. 503.00匕/v其中，/是电流表的示数，U是电压表的示数，4是电阻器两端的实际电压.请通过计算补全表格中的空格，然后在右图中 画出电阻器的伏安特性曲线.该同学将本实验中的电阻器乩以及给定的定值电阻R. 二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是W.（结果保留两位小数）审题指导应该选择分压式

11、接法.可把/?0与/看作电源内阻，画出电源的U-I图象，找到它与伏安特性曲线的交点.尝试解答(1)电阻器两端电压从零开始变化，变阻器釆用分压式接法，故电路图如图所示.电阻器两端的电压等于电压表的读数减去电流表的读数与电流表内阻乘积之差，结果如表格中所示，UI图线如图乙所示.S/V0.100.200.350.600.901.452.052.52(3)UR+l(R.+r)=E 出U-I图象如上右图中直线，由此图 象与电阻器U-I图线的交点，可得出此时电阻的电压=0.90 V,电流Z=0.35 A,电阻器的实际功率为P=C/Z=0.32W.答案图见解析 图、表见解析(3)0.32 WI总结提升A电源

12、的U-I图线与电阻的伏安特性曲线的交点即为电阻的工作点”，电阻此刻的电压电流可求，即可求出功率的大小.0.5().40.30.20.1O 2 4 6 8 10 12 图2图3变式训练（2017安徽合肥质检）为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图1所示的实验电跖已知小灯泡的规格为12V 5W”yHL7RInir1 1（1）闭合电键前，应将电路图中的滑动变阻器的滑片移到（填”或“护）端.根据连接好的实物图，调节滑动变阻器，记录多组电压表和电流表的读数，作出的I-U图线如图2实线所示，由图线分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而（填“增大”或“减小” ）若某次电流表的示数如图3所示，则此时小灯

13、泡的功率为W（保留两位有效数字）.（2）若I-U图象中的虚线I或II表示小灯泡真实的伏安特性曲线，则与实验中得到的实线相比，虚线（填“ I ”或“II”）才是其真实的伏安特性曲线.解析(1)开始时应让测量部分电压为零，故滑动变阻器的滑片应移到“端；由题图2可知图线的斜率越来越小，则说明电 阻越来越大，小灯泡的电阻随温度的升高而增大；由电流表示数 可知，电流大小为0.4A,贝！1由题图2可知，此时电压为6V,故 小灯泡的功率P=t/Z=6X0.4 W=2.4 W. (2)由于电流表采用外 接法，电压表分流使电流表示数偏大，而电压测量是准确的，故 相同电压下电流应偏小，故虚线II为真实的伏安特性曲

14、线.答案“增大2.4 (2)11要点三实验的拓展与创新要点深化以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目,不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点.(1) 以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系.(2) 实验对象的变迁Y)变迁(3) 数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理.典例剖析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 kQ；电压表V2量程选用15 V,内

15、阻约为30 kfl； &）为保护电阻；直 流电源电动势E约为12 V,内阻不计.(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路.图甲E图乙(vj)局 ZRSV 4图丙(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S,调节滑动变阻器乩 读出电压表Vi、V2的示数S、U2.某次测量时，电压表V1示数如图丙，则6=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6、6数 据，算出相应的硅光电池两端的反向电压S和通过的反向电流 厶（表中“一”表示反向），并在图丁中的坐标纸上建立IXUX坐 标系，标出了与表中前5组乞、厶数据对应的5个坐标点.请你标出余下

16、的4个坐标点，并绘出厶二0图线.123456789u/0. 000. 000. 060. 120. 240. 420. 721. 141.74u/20.01.02. 13. 14.25.46.78. 19.70T/VX0.0-1.0-2.0-3.0-丄0-5.0-6.0-7.0-8.01 /mAX0. 000.00-0.01-0. 02-0. 04-0.07-0. 12-0. 19-0. 29图丁审题指导已知内阻的电压表可作为电流表使用.作图线一定要用平滑的曲线连接，不能用折线.尝试解答本题考査“硅光电池的反向伏安特性”实验， 意在考査考生对电学实验的理解和认识.由电压表读数可知，5 = 1.

17、40 V,由欧姆定律可知通过硅光电池的反向电流大小为0.23 mA.描点绘出IXUX图线如图2所示.图1图2/c/mA|-0.9 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.() -3.0 -2.0 -1.0 0答案如图1所示(2)1.40 0.23描点绘出IXUX图线如图2所示p).ioU).2O1-0.30题后反思研究电学元件伏安特性的原理和方法是相通的，当被研究的元件阻值很大时，应用电流表内接.变式训练（2017山西名校联考）学校开放实验室，同学们为了描绘小灯泡L的伏安特性曲线，并想同时较准确地测其在额定电流下的 功率，且电压可以从0开始连续调节，可供选用的器材如下:小灯泡L,规格“额

18、定电流为1.0 A,额定功率约为6.0 W” ；电流表，量程03A,=J内阻约为0.1Q；电流表倒，量程00.5 A,内阻尸2=4 0； 电压表，量程03V,内阻rv=l-0 kfl；标准电阻皿，阻值4Q；标准电阻人2，阻值2.0 kQ；学生电源电动势约为8 开关S及导线若干.V,内阻不计;(1) 实验时有两个滑动变阻器可供选择：a. 阻值0到10Q,额定电流1.0 Ab. 阻值0到20Q,额定电流2.0A本实验应选的滑动变阻器是(选填“a”或“b”).30V(2) 老师要求要尽量能准确地描绘出小灯泡L完整的伏安特 性曲线，在安全前提下尽可能减小误差且调节方便，试画出满足 要求的实验电路图，并在图上标明所选器材代号.(3) 某次实验时，若电流表满偏时，电压表的读数如图