高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)8 描繪小電珠的伏安特性曲線課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)八 描繪小電珠的伏安特性曲線,注意事項(xiàng) 1.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法。 2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實(shí)驗(yàn)要作出I－U圖象，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。 3.保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開(kāi)關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端。加在小電珠兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓。,誤差分析 1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值。 2.測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差。 3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差。,熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理的理解和電路的連接 【例1】 有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4 V，2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)電珠的I－U圖線，現(xiàn)有下列器材供選用： A.電壓表(0～5 V，內(nèi)阻10 kΩ) B.電壓表(0～15 V，內(nèi)阻20 kΩ) C.電流表(0～3 A，內(nèi)阻0.4 Ω) D.電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻1.0 Ω) E.滑動(dòng)變阻器(10 Ω，2 A) F.滑動(dòng)變阻器(500 Ω，1 A) G.學(xué)生電源(直流6 V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干,(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖甲而不選用圖乙的電路圖來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說(shuō)明理由：______________________________________________ ____________________________________________________。,圖1 (2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______。(用序號(hào)字母表示),(3)把圖2中所示的實(shí)驗(yàn)器材按圖1用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線連接成實(shí)物電路圖。,圖2,(3)按圖1連接實(shí)物電路，如圖所示。,答案 (1)描繪電珠的I－U圖線所測(cè)數(shù)據(jù)需從零開(kāi)始，并要多取幾組數(shù)據(jù) (2)A D E (3)見(jiàn)解析圖,【變式訓(xùn)練】 1.(2016·江西上饒中學(xué)一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，除標(biāo)有“6 V、1.5 W”的小燈泡、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外，還有： A.直流電源6 V(內(nèi)阻不計(jì)) B.直流電流表0～3 A(內(nèi)阻0.1 Ω以下) C.直流電流表0～300 mA(內(nèi)阻約為5 Ω) D.直流電壓表0～15 V(內(nèi)阻約為15 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器“10 Ω 2 A” F.滑動(dòng)變阻器“1 kΩ 0.5 A” 實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能多測(cè)幾次。,圖3 (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(均用序號(hào)表示) (2)試按要求在虛線方框3甲中畫(huà)出電路圖。 (3)根據(jù)電路圖將圖乙中所示器材連成實(shí)驗(yàn)電路。,解析 (1)小燈泡的額定電流為0.25 A，估算其電阻為24 Ω，故為精確測(cè)量，電流表選C；為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選E。 (2)小燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器電阻相對(duì)燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器選用分壓式接法。 (3)實(shí)物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動(dòng)變阻器下面兩個(gè)接線柱直接連在電源和開(kāi)關(guān)兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動(dòng)變阻器的上接線柱上，另一端接在開(kāi)關(guān)離電源遠(yuǎn)的那個(gè)接線柱上，最后連接電壓表。(要注意電流進(jìn)出電表必須正進(jìn)負(fù)出),答案 (1)C E (2)如圖所示,(3)如圖所示,熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 【例2】 [2015·福建理綜，19(2)]某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實(shí)驗(yàn)器材如圖4甲所示，現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接。 ①實(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器的滑片從左到右移動(dòng)過(guò)程中，電流表的示數(shù)從零開(kāi)始逐漸增大，請(qǐng)按此要求用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線在圖甲實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接；,圖4,②某次測(cè)量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為_(kāi)_______A； ③該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為_(kāi)_______W(保留兩位小數(shù))。,答案 ①連線如圖 ②0.44 ③4 2.25,【變式訓(xùn)練】 2.小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪小燈泡的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有： A.小燈泡(2.5 V，1.2 W) B.電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻r＝1 Ω) C.電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻未知) D.滑動(dòng)變阻器R2(0～5 Ω，額定電流1 A) E.電源(E＝3 V，內(nèi)阻不計(jì)) F.定值電阻R0(阻值6 Ω) G.開(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干,(1)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化，且能盡量減小系統(tǒng)誤差，在虛線框內(nèi)畫(huà)出完整的實(shí)驗(yàn)電路圖。,圖5 (2)按照正確的電路圖，該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實(shí)際電壓。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格，然后在如圖5坐標(biāo)紙中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線。,解析 (1)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化，故采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法；本題電流表的內(nèi)阻已知為1 Ω，其內(nèi)壓降可算出，為了盡量減小系統(tǒng)誤差，故采用電流表內(nèi)接法。實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。,甲,(2)小燈泡兩端的電壓等于電壓表的讀數(shù)減去電流表兩端的電壓。因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻為1 Ω，故電流表兩端的電壓值與電流表的讀數(shù)相等。,小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。,乙 答案 見(jiàn)解析,熱點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新 以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開(kāi)放性、探究性等特點(diǎn)。 1.以實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。 2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變遷,3.數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn) 采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。,【例3】 [2015·廣東理綜，34(2)]某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1 Ω)、定值電阻等。,圖6,①使用多用電表粗測(cè)元件X的電阻。選擇“×1”歐姆擋測(cè)量，示數(shù)如圖6(a)所示，讀數(shù)為_(kāi)_______Ω。據(jù)此應(yīng)選擇圖6中的 ________(填“b”或“c”)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ②連接所選電路，閉合S；滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。,圖7,③圖7(a)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U－I圖線，由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件。 ④該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21 Ω的定值電阻，測(cè)量待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，電路如圖7(b)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開(kāi)S2，讀數(shù)為1.00 V，利用圖7(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。,解析 ①歐姆表的讀數(shù)R＝示數(shù)×倍率，得R＝10 Ω；根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路產(chǎn)生誤差的原因知應(yīng)選用電流表外接，故選擇“b”電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ②滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng)，R左增大，待測(cè)電阻兩端的電壓增大，所以電流表的示數(shù)增大。 ③根據(jù)伏安特性曲線知，X為線性元件，Y為非線性元件，且RX＝10 Ω。 ④由閉合電路歐姆定律：,答案 ①10 b ②增大 ③Y ④3.2 0.50,【變式訓(xùn)練】 3.2013年12月14日晚上9點(diǎn)14分左右嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器平穩(wěn)降落在月球虹灣，并在4分鐘后展開(kāi)太陽(yáng)能電池帆板。這是中國(guó)航天器第一次在地外天體成功軟著陸，中國(guó)成為繼美國(guó)、前蘇聯(lián)之后第三個(gè)實(shí)現(xiàn)月面軟著陸的國(guó)家。太陽(yáng)能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組用測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池在沒(méi)有光照時(shí)(沒(méi)有儲(chǔ)存電能)的I－U特性。所用的器材包括：太陽(yáng)能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。,(1)為了達(dá)到上述目的，應(yīng)選用圖8中的哪個(gè)電路圖：________(填“甲”或“乙”)。,圖8 (2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖9所示的I－U圖象。由圖可知，當(dāng)電壓小于2.0 V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻________(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.8 V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻約為_(kāi)_______Ω。(保留兩位有效數(shù)字),圖9 答案 (1)甲 (2)很大 1.0×103,1.在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有：電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源，額定電壓為2.5 V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線，要求能測(cè)出盡可能多的數(shù)據(jù)，圖10甲所示是沒(méi)有連接完的實(shí)物電路。(已連接好的導(dǎo)線有a、b、c、d、e、f六根),圖10,(1)請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整。 (2)連好電路，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向________(填“左”或“右”)端滑動(dòng)。 (3)通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U－I圖線，根據(jù)U－I圖線提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率為_(kāi)_______W。 (4)小燈泡的U－I圖線是曲線而不是過(guò)原點(diǎn)的直線，原因是______________。,解析 (1)小燈泡的電阻很小，因此采用電流表外接法；實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求小燈泡兩端電壓從0逐漸增大到額定電壓，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法。實(shí)物電路如答案圖所示。 (2)將滑片P向右端滑動(dòng)，可以增大燈泡兩端的電壓。 (3)根據(jù)U－I圖象可知，U＝2.5 V時(shí)，I＝0.2 A，所以小燈泡的額定功率為P＝UI＝0.5 W。 (4)U－I圖線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示燈絲的電阻，圖線是曲線而不是過(guò)原點(diǎn)的直線，這是因?yàn)闊艚z的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大。,答案 (1)如圖所示 (2)右 (3)0.5 (4)燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大,2.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中。 (1)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了8組數(shù)據(jù)，且已經(jīng)描在了圖11所示的I－U坐標(biāo)系中，請(qǐng)?jiān)趫D11中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線。 (2)請(qǐng)?jiān)趫D12中選出該實(shí)驗(yàn)正確的實(shí)驗(yàn)電路圖：________(選填“甲”或“乙”)。,圖11 圖12,(3)根據(jù)所選電路圖，請(qǐng)?jiān)趫D13中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路。,圖13 (4)由伏安特性曲線知，該小燈泡的電阻隨電壓的升高而_____(選填“增大”、“減小”或“不變”)。,(5)根據(jù)伏安特性曲線，可判斷出圖中正確的關(guān)系圖象是________(圖中P為小燈泡的功率，I為通過(guò)小燈泡的電流)。,解析 (1)如圖a所示。 (2)觀察小燈泡的I－U圖象，可以看出實(shí)驗(yàn)是從電壓為零時(shí)開(kāi)始描點(diǎn)，說(shuō)明電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，因此甲圖所示電路正確。 (3)電路實(shí)物連接圖如圖b所示。,答案 (1)圖見(jiàn)解析 (2)甲 (3)圖見(jiàn)解析 (4)增大 (5)D,