（浙江選考）2021版新高考物理一輪復習 11 實驗微講座3 1 實驗七 測繪小燈泡的伏安特性曲線教學案

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1、實驗七　測繪小燈泡的伏安特性曲線 一、實驗目的 1．測繪小燈泡的伏安特性曲線． 2．分析伏安特性曲線的變化規(guī)律． 二、實驗原理 用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U－I坐標系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連起來． 三、實驗器材 小燈泡(3.8V，0.3A)或(2.5V，0.6A)一個、電壓表(0～3V～15V)與電流表(0～0.6A～3A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20Ω)一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導線若干、坐標紙、鉛筆． 四、滑動變阻器的限流接法和分壓接法 1．兩種接法比較 限流

2、接法 分壓接法 對比說明 兩種接法 電路圖 串、并聯(lián)關(guān)系不同 負載R上電 壓調(diào)節(jié)范圍 ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 負載R上電 流調(diào)節(jié)范圍 ≤I≤ 0≤I≤ 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 閉合S前 觸頭位置 b端 a端 都是為了保護電路元件 由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能． 2．兩種接法的選擇 3．兩種接法的適用條件 限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)． 分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)．

3、 如果Rx很小，限流式接法中滑動變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大．Rx很大時，分壓式接法中Rx幾乎不影響電壓的分配，滑片移動時，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)． (1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法． (2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用分壓電路． (3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路． (4

4、)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低． 五、實驗步驟 1.確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按所示的原理圖連接好實驗電路． 2．把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S. 3．移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S. U(V) I(A) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 U(V) I(A) 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 4.拆除電路，整理

5、儀器． 六、數(shù)據(jù)處理 1．在坐標紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標系． 2．在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點．(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜)　 3．將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線． 七、注意事項 1．電路的連接方式 (1)電流表應(yīng)采用外接法：因為小燈泡(3.8V，0.3A)的電阻很小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大． (2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化． 2．閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的觸頭應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時小燈泡的電壓從

6、零開始變化，同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲． 3．I－U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點要密，以防出現(xiàn)較大誤差． 4．當小燈泡的電壓接近額定值時要緩慢增加，到額定值記錄I后馬上斷開開關(guān)． 5．誤差較大的點要舍去，I－U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線． 八、誤差分析 1．由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差． 2．電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)． 3．在坐標紙上描點、作圖帶來操作誤差． 　對實驗原理與操作的考查 【典題例析】 　(2020·溫州月考)在某次“測繪小燈泡伏安

7、特性曲線”的實驗中，所選用的實驗器材有： A．小燈泡“2.5V　0.2A” B．電流表0～0.6～3A(內(nèi)阻約1Ω) C．電壓表0～3～15V(內(nèi)阻很大) D．滑動變阻器“2A　10Ω” E．電源(兩節(jié)干電池) F．開關(guān)一個，導線若干 (1)在實驗時小杰同學采用了如圖所示的實物電路圖，則具體實驗操作前，該電路需改進的地方有___________________________________________________________________ ____________________________________________________________

8、____________. (2)在方框中畫出正確的電路圖． (3)當開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片從左向右滑動過程中，燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，則可能出現(xiàn)的故障是________． A．小燈泡燈絲斷了 B．連接電源的導線斷開 C．電流表上某個接線柱與導線斷開 D．開關(guān)接觸不良造成斷路 [解析]　(1)由于小燈泡電阻比電壓表內(nèi)阻小得多，和電流表內(nèi)阻差不多，電流表要外接；小燈泡額定電流為0.2A，電流表應(yīng)選0.6A量程；合上開關(guān)前，為了保護電表，測量電路電壓最小，故滑動變阻器滑片應(yīng)置于左側(cè)． (3)電壓表有示數(shù)說明電壓表到電源是通的，A正確． [答案]　(1)電流表應(yīng)

9、外接；電流表應(yīng)選0.6A量程；滑動變阻器滑片應(yīng)置于左側(cè)　(2)如圖所示　(3)A 　在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，采用如圖所示的電路可以方便地調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓值，已知兩個滑動變阻器的最大阻值分別為R1、R2，且R1＝10R2. (1)請根據(jù)實物圖在虛線框中畫出相應(yīng)的電路圖； (2)在實驗中，為了使小燈泡的電壓在開始時有最小值，在閉合開關(guān)前，兩個滑動變阻器的滑片P1和P2應(yīng)分別放在________(選填“a”或“b”)端和________(選填“c”或“d”)端； (3)采用這個電路能夠達到精細調(diào)節(jié)小燈泡兩端電壓的目的，其中滑動變阻器________(選填“R1”或

10、“R2”)用于精細調(diào)節(jié)． 解析：(2)根據(jù)電路圖可以看出，要使小燈泡的電壓在開始時有最小值，在閉合開關(guān)前，兩個滑動變阻器的滑片P1和P2應(yīng)分別放在b端和c端． (3)因為R2阻值較小，即移動相同長度時電阻變化較小，所以可用于精細調(diào)節(jié)． 答案：(1)如圖所示　(2)b　c　(3)R2 　對實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析的考查 【典題例析】 　(2020·1月浙江選考)(1)小明同學用多用電表測量一未知電阻器的阻值．經(jīng)過規(guī)范操作后，所選歐姆擋倍率及指針位置分別如圖甲、乙所示，則此電阻器的阻值為________Ω. (2)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中： ①如圖丙所示，已經(jīng)

11、連接了一部分電路，請將電路連接完整． ②合上開關(guān)后，測出9組I、U值，在I－U坐標系中描出各對應(yīng)點，如圖丁所示．請在圖中畫出此小燈泡的伏安特性曲線． ③與圖丁中P點對應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡燈絲阻值最接近________． A．16.7 Ω　　　B．12.4 Ω　　　C．6.2 Ω 答案：(1)1 700～1 800　(2)①如圖1所示　②如圖2所示?、跜 　在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡額定電壓為2.5V、額定電流為0.3A. (1)部分連線的實物圖如圖甲所示，請完成實物連接圖； 　　 甲　　　　　　　　　　　　　乙 (2)某次實驗中，電流表的示數(shù)為0.18A，電

12、壓表的指針如圖乙所示，則讀數(shù)為______V，此時小燈泡的功率是______W； (3)正確測量獲得的伏安特性曲線應(yīng)是如圖所示圖象中的________(填選項字母)． 解析：(2)電壓表讀數(shù)為1.50V，小燈泡的功率P＝UI＝0.27W. (3)溫度升高，小燈泡的電阻變大，所以C正確． 答案：(1)如圖所示　(2)1.50　0.27　(3)C 　創(chuàng)新實驗 【典題例析】 　(2019·4月浙江選考)小明想測額定電壓為2.5V的小燈泡在不同電壓下的電功率，設(shè)計了如圖1所示的電路． (1)在實驗過程中，調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表均有示數(shù)但總是調(diào)不到零，其原因是______

13、__的導線沒有連接好(圖中用數(shù)字標記的小圓點表示接線點，橫線上請?zhí)顚憟D中的數(shù)字，如“7點至8點”)； (2)正確連好電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P，當電壓表的示數(shù)達到額定電壓時，電流表的指針如圖2所示，則電流為________A，此時小燈泡的功率為______W； (3)做完實驗后，小明發(fā)現(xiàn)在實驗報告上漏寫了電壓為1.00V時通過小燈泡的電流，但在草稿紙上記錄了下列數(shù)據(jù)，你認為最有可能的是________． A．0.08A　　　B．0.12A　　　C．0.20A [解析]　(1)根據(jù)題意可知，1點至4點的導線沒有連接好，使得滑動變阻器的分壓接法變?yōu)橄蘖鹘臃ǎ? (2)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，電流

14、表的讀數(shù)為0.30A，此時小燈泡的功率P＝UI＝0.75W. (3)電壓較小時，燈絲溫度不高，故阻值比電壓較大時的阻值要小，根據(jù)I＝可知，C可能正確． [答案]　(1)1點至4點　(2)0.30　0.75　(3)C 　某同學研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表A(量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動勢5V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導線若干． (1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖．

15、 (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示．由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)． (3)用另一電源E0(電動勢4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率．閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為________W，最大功率為________W．(結(jié)果均保留2位小數(shù)) 解析：(1)要實現(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，則滑動變阻器需要設(shè)計成分壓接法；電壓表V應(yīng)與固定電阻R0

16、串聯(lián)，將量程改為4V．由于小燈泡正常發(fā)光時電阻約為12Ω，所以需將電流表外接．(2)由小燈泡伏安特性曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻增大．根據(jù)電阻定律可知，燈絲的電阻率增大．(3)當滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0Ω時，流過小燈泡的電流最小，小燈泡的實際功率最小，把滑動變阻器視為等效電源內(nèi)阻的一部分，在題圖(a)中畫出等效電源E′0(電動勢4V，內(nèi)阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達式為U＝4－10I(V)，圖線如圖中Ⅰ所示，故小燈泡的最小功率為Pmin＝U1I1＝1.75×0.225W≈0.39W．當滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時，流過小燈泡的電流最大，小

17、燈泡的實際功率最大，在題圖(a)中畫出電源E0(電動勢4V，內(nèi)阻1.00Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達式為U＝4－I(V)，圖線如圖中Ⅱ所示，故小燈泡的最大功率為Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W. 答案：(1)實驗電路原理圖如圖所示 (2)增大　增大　(3)0.39　1.17 1．(2016·10月浙江選考)“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗，要求采用分壓電路，電流表外接．小王的連線如圖1所示，閉合開關(guān)S前請老師檢查，老師指出圖中標示的①、②兩根連線有一處錯誤，錯誤連線是________(填“①”或“②”)；圖中標示的③、④和⑤三根連線有一處錯誤，錯誤連線是

18、________(填“③”“④”和“⑤”)．小王正確連線后，閉合開關(guān)S前，應(yīng)將滑動變阻器滑片C移到________處(填“A”或“B”)．閉合開關(guān)S，此時電壓表讀數(shù)為________V．緩慢移動滑片C至某一位置時，電流表指針如圖2所示，電流表的示數(shù)為________A. 解析：本實驗的電路圖如圖所示，應(yīng)該采用分壓式、外接法，所以①、④兩根導線有問題．實驗開始時為了保證實驗儀器的正常使用，需要將C撥到最左端，即A處，開關(guān)閉合后，電壓表讀數(shù)為0.圖2中電流表的讀數(shù)為0.32A. 答案：①　④　A　0　0.32 2．(2020·麗水調(diào)研)某學習小組要描繪一個標有“3.6V　1.

19、2W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導線和開關(guān)外，還有下列器材可供選擇： 直流電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻不計) 電壓表V(量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ) 電流表A1(量程350mA，內(nèi)阻約為1Ω) 電流表A2(量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω) 滑動變阻器R1(阻值0～200Ω) 滑動變阻器R2(阻值0～10Ω) (1)實驗中電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________；(填寫器材代號) (2)如圖所示，以下的四個電路中應(yīng)選用________進行實驗． 解析：(1)燈泡的規(guī)格為“3.6V　1.2W”，則燈泡的額定電流I＝A＝333mA，燈泡的電阻Rx＝10.8Ω，觀

20、察所給器材的規(guī)格，電流表應(yīng)該用量程為350mA的A1，測量燈泡的伏安特性曲線，小燈泡的電壓和電流需要從零調(diào)起，所以滑動變阻器應(yīng)該用分壓式接法，所以用R2. (2)據(jù)R＝10.82

21、A)”或“R2(50Ω，1A)”]． (3)小潘同學連接電路之后，合上開關(guān)(如圖乙所示)，移動滑動變阻器，燈泡發(fā)光、電流表和電壓表都有正示數(shù)．但同桌指出還有一處錯誤，這錯誤是________________． (4)實驗結(jié)束之后，他描繪了如圖丙所示的伏安特性曲線，老師一看就判定是錯誤，老師判定的依據(jù)是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案：(1)穩(wěn)壓2A　(2)R1(5Ω，2A)　(3)電流表沒有外接 (4)電壓增大電阻應(yīng)增大，此圖電壓增大，電阻減小了 12