南方新课堂2014届高考物理一轮课件：实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线.ppt

1、实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线,一、伏安法测电阻,1伏安法测电阻的两种电路形式比较,续表,2.两种控制电路,(1)两种控制电路比较.,续表,(2)两种控制电路的选择,下列三种情况必须选用分压式接法,a要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连 续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路) b当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且 实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若 用限流法，RL 两端电压变化不明显),c若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍,超过 RL 的额定值时，只能采用分压接法,下列情况可选用限流式接法,a测量时电

2、路的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只是小范围内测量，且 RL 与 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流 式接法,b电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满,足分压式接法的要求时，采用限流式接法,c没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均 可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法,3器材的选择 (1)选择原则,安全原则：不超过各仪表、元件允许的最大电流,组数据，要求电表示数在大范围内可调；选内阻较大的电压表、 内阻较小的电流表,能耗少的原则：变阻器通常选限流接法，选择最大阻值 与待测电阻的阻值比较接近且稍大一些的变阻器分压接法时， 选阻值较小而额定电流较大

3、的,(2)选择步骤,估算电流和电压的最大值，确定实验器材中的电压表和,电流表,根据待测电阻的大约值确定滑动变阻器，选择最大值与,待测电阻差不多的滑动变阻器,根据待测电阻的阻值大小确定安培表的内外接，根据实,验要求确定滑动变阻器的接法，画出实验电路图,4实物连线：从电源的正极出发，将串联部分电路连接好， 注意电表的量程问题，最后连上电压表连线后需要检查电表 的正负极，检查电流是否从正极流入，从负极流出连线一律 连在接线柱上，不交叉,【跟踪训练】 1用伏安法测量某一电阻 Rx 的阻值，现有实验器材如下：,A待测电阻 Rx (阻值约 5,，额定功率为 1 W),B电流表 A1 (量程 00.6 A，

4、内阻为 0.2 C电流表 A2 (量程 03 A，内阻为 0.05,) ),D电压表 V1 (量程 03 V，内阻为 3 k) E电压表 V2 (量程 015 V，内阻为 15 k),F滑动变阻器 R0 (050,),G蓄电池(电动势为 6 V)、开关、导线,(1)为了较准确测量 Rx 阻值，电流表、电压表应选_ (填器材前面的选项字母) (2)在下面的虚线框内画出实验电路图.,解析：待测电阻 Rx 的额定电压、额定电流的值约为,答案：(1)B、D,(2)如图 25 所示,2有一只电阻 Rx，其阻值大约在 4050 之间，需要进,一步测定其阻值现有的器材有：,电池组 E (电动势 9 V，内阻

5、约为 0.5 ) 伏特表 V (量程 010 V，内阻约 20 k) 毫安表 A1 (量程 050 mA，内阻约 20 ) 毫安表 A2 (量程 0300 mA，内阻约 4 ) 滑动变阻器 R1 (0100 ，额定电流 1 A) 滑动变阻器 R2 (01700 ，额定电流 0.3 A) 电键一只，导线若干,有两种可供选择的电路如图 S81 甲、乙所示实验中要,求多测几组电流、电压值,甲,A2,R1,图 S81 为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻 器要便于调节，在实验中应选图_所示的电路，应选代号 为_的毫安表和代号为_的滑动变阻器该实验的系 统误差主要是由_引起的，这个因素总是

6、使实验的 测量值比真实值偏_,小,电压表分流,二、描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线,1实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并,分析曲线的变化规律,2实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而 使得一段金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化对一 只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差 几倍到几十倍它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的 电阻是非线性的本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究 钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值的变化，从而了解它 的导电特性,3实验器材：小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电 源、开关、导线、坐标纸 4实验步骤 (1)按电路图连

7、接好电路实验电路图如图 S82 所示；实 物接线图如图 S83 所示,图 S82,图 S83,(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读,出一组 U、I 值，记录于表格,(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的,U、I 值，记录于表格,(4)断开电键，整理好器材,(5)在坐标纸上以 I 为横轴，以 U 为纵轴，并选取适当的单,位,(6)用描点法在坐标纸上标出各组 U、I 值的对应点位置 (7)用平滑曲线将各点依次连接起来,(8)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律记录表格：,5.实验注意事项,对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：,图线应为一条过原点的直线但

8、由于小灯泡的灯丝在其两端,电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近 2000 ，灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应 为曲线,(2)实验用的小灯泡通常为“3.8 V0.3 A”一类小电珠，其 在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差， 测量电路应采用电流表外接法,(3)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器,应采用分压式连接,【跟踪训练】,不亮,乙,11.9 ,3(2013 年湛江模拟)某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性 曲线”实验时，误将电流表和电压表接成如图 S84 所示的电 路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是 _若本实验给定电

9、压表(内阻约为 5 k)、电流表(内阻 约为4 )、滑动变阻器、电源、开关、小灯泡(额定电压3.8 V) 及导线若干，要求小灯泡的电压从零开始增大，实验应选择图 S85 中的电路图是_该同学描出的伏安特性曲线如 图 S86 所示，从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压 的增大而_,当给小电灯泡加额定电压3.8 V 时， 其电阻为_(结果保留三位有效数字).,逐渐增大(或增大),S84,S85,S86,4某学习小组要描绘一只小电珠(2.5 V,0.5 A) 的伏安特,性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器 材可供选择： A电源 E (电动势为 3.0 V，内阻不计) B电压表

10、V1 (量程为 03.0 V，内阻约为 2 k) C电压表 V2 (量程为 015.0 V，内阻约为 6 k) D电流表 A1 (量程为 00.6 A，内阻约为 1 ) E电流表 A2 (量程为 0100 mA，内阻约为 2 ) F滑动变阻器 R1 (最大阻值 10 ) G滑动变阻器 R2 (最大阻值 2 k),(1)为了减小实验误差,实验中电压表应选择_，电流表应 选择_，滑动变阻器应选择_(填器材前面的选项字母) (2)为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，并画,在虚线框中,(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据 表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线,图 S

11、87,(4)如果用一个电动势为 1.5 V、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为_(结果保 留两位有效数字),解析：因为电压要求范围宽，滑动变阻器选用分压式接法； 电压表、电流表选择时，在保证安全的前提下，选用小量程电 IU 图线与小电珠的伏安特性曲线相交,答案：(1)BDF,(2)如图 26 所示,图 26,图 27,(3)如图 27 所示,(4)0.19 W(0.180.20 W 均可),题型 1,伏安法测电阻的综合运用,【例 1】伏安法测电阻时，使用的电源电压是 3 V，电压表 有 03 V 和 015 V 两个量程，电流表有 00.6 A 和 03 A 两个量

12、程，估计待测电阻的阻值约为 10 .则电压表应选择量程 _，电流表应选择量程_ (1)此实验的原理是_ (2)在虚线框内画出实验电路图，并把图 S88 的实物对应 连接起来,图 S88,(3)实验中应测量的物理量是_和_，,分别用_和_测量,(4)连接电路时，开关应_，闭合开关前滑动变阻器 滑片应置于_(填“左”或“右”)端，滑动变阻器的作用是 _,(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图 S89 所示，该,次实验测得的电阻 Rx 为_.,图 S89,(6)如果要使电流表的示数变为 0.4 A，滑动变阻器滑片应 向实物图中的_(填“左”或“右”)端移动，此时电压表 示数为_ V.,(7)若实验

13、中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表 的指针几乎不动，而电压表的示数却有明显偏转(示数较大)， 则电路中发生故障的原因是_.,(2)因为是测小电阻，故电流表采用外接法，电流、电压测,量没要求，故滑动变阻器采用限流接法,(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻 值变化大的方向移动，此时电压表示数为 UIR2 V. (7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数 变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱 接触不良,答案：03 V,00.6 A,(2)如图 28 所示 图 28,(3)电阻两端电压,通过电阻的电流,电压表,电流表,(4)断开,左,改变被测电阻

14、两端电压,(5)5(6)左2 (7)待测电阻两端接线柱接触不良,【触类旁通】,1给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可 忽略不计)、一个开关、一个已知阻值的电阻 R 和导线若干，如 何测出未知电阻 Rx ?,(1)画出你设计的电路图； (2)简要说明测量步骤； (3)写出 Rx 的表达式,解：(1)如图 29 所示,图 29,(2)把Rx 与已知阻值的电阻R 并联在电路中，用电流表分别,测出通过 Rx 及已知阻值 R 的电流 Ix 和 I.,题型 2,描绘小电珠的伏安特性曲线,【例 2】(2010 年盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲 线”实验中，用导线 a、b、c、d、e、f

15、、g 和 h 按图 S810 所 示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电 流表已调零闭合开关后：,图 S810,图 S811,(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化， 但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是图 S810 中 的_(填导线字母)导线断路 (2)某同学测出电源和小电珠的 UI 图线如图 S811 所 示，将小电珠和电阻 R 串联后接到电源上，要使电路中电流为 1.0 A，则 R_. (3)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲,线分别如图 S812 中的甲、乙、丙，下列说法正确的是(),图 S812,Aa 能作为标准电阻使用 Bb

16、能作为标准电阻使用,Cb 的阻值随电压升高而增大 Dc 的阻值随电压升高而增大,解析：(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度发生变化，但 电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作 用，所以可能是 g 导线断路 (2)由电源的UI 图线知电源电动势E3.0 V,内阻 r1 ， 当小电珠与电阻串联后,由闭合电路欧姆定律得 E = I ( R+r +R灯)， (3)因 a 元件的 IU 图象是直线，说明 a 元件的电阻不变， 故可作为标准电阻，A 正确，B 错误因 IU 图线斜率的倒数 表示电阻值的变化，故 C 正确，D 错误,答案：(1)g,(2)0.8,(3)AC,【触类旁通】,2有

17、一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏,安法描绘这个灯泡的 IU 图线现有下列器材供选用： A电压表(05 V，内阻 10 k) B电压表(015 V，内阻 20 k) C电流表(03 A，内阻 1 ) D电流表(00.6 A，内阻 0.4 ) E滑动变阻器(10 ，2 A) F滑动变阻器(500 ，1 A) G学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干,_.,(1)实验时，选用图 S813 甲而不选用图 S813 乙的电路 图来完成实验，请说明理由：_,图 S813,(2)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，,滑动变阻器应选用_(用序号字母表示),描绘小电珠的伏安特性曲线所测

18、,数据需从零开始，并要多取几组数据,A,D,E,(3)把图 S814 中所示的实验器材用实线连接成实物电路,图,图 S814,答案：如图 30 所示 图 30,易错点,实验电路的实物连线,【例题】图 S815 甲所示为某同学测绘额定电压为 2.5 V 的小电珠的 IU 图线的实验电路图 图 S815,(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连,接成完整的实验电路,(2)开关 S 闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于,_(“A 端”、“B 端”或“AB 正中间”),图 S816,(3)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，热力学温

19、度 T 与摄氏温度 t 的关系为 T273t，根据图 S816 所示的小电珠的 IU 特性曲线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为 _(保留两位有效数字),解析：对于分压电路，开关 S 闭合前，应该将滑动变阻器 的滑片置于最左端(A 端)，使待测电路上电压为零由灯丝电阻 与热力学温度成正比可得 RkT，当灯丝温度为 300 K 时电阻 为 1.5 可得 k0.005.由小电珠的 IU 特性曲线可得当电压为 2.5 V 时灯丝中电流约为 0.265 A.根据欧姆定律可得出灯丝电阻,答案：(1)如图 S817 所示 图 S817,(2)A 端,(3)1.6103,方法点拨：解决此类实验电路的实物连线问题分三步走： (1)将电源、开关、滑动变阻器串联成回路(滑动变阻器接下,面两个接线柱).,(2)