2022屆高考物理一輪復習第8章恒定電流實驗9描繪小電珠的伏安特性曲線教案新人教版

1、實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線1實驗目的(1)描繪小電珠的伏安特性曲線。(2)分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。2實驗原理(1)測多組小電珠的u、i的值，并描繪出iu圖象。(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系。3實驗器材小電珠“3.8 v,0.3 a”、電壓表“03 v15 v”、電流表“00.6 a3 a”、滑動變阻器、學生電源、開關(guān)、導線若干、坐標紙、鉛筆。4實驗步驟(1)設(shè)計電路圖：畫出電路圖(如圖甲所示)。甲乙(2)連接實物圖：將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、學生電源、開關(guān)用導線連接成如圖乙所示的電路。(3)測量與記錄移動滑動變阻器觸頭位置，測出12組左右不同的電壓值u和電流值

2、i，并將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中。5數(shù)據(jù)處理(1)在坐標紙上以u為橫軸，i為縱軸，建立直角坐標系。(2)在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。(3)將描出的點用平滑的曲線連接起來，得到小電珠的伏安特性曲線。6誤差分析(1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值。(2)測量時讀數(shù)帶來誤差。(3)在坐標紙上描點、作圖帶來誤差。7注意事項(1)電流表外接法：本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。(2)滑動變阻器應采用分壓式連接：本實驗要作出iu圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故

3、控制電路必須采用分壓接法。(3)保護元件安全：為保護元件不被燒毀，閉合開關(guān)s前，滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為0的一端，使開關(guān)閉合時小電珠的電壓能從0開始變化。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。 教材原型實驗1某同學想要描繪標有“3.8 v0.3 a”字樣的小燈泡l的伏安特性曲線，要求實驗盡量準確?？晒┻x擇的器材除小燈泡、開關(guān)、導線外，還有：電壓表v，量程05 v，內(nèi)阻約5 k電流表a1，量程0500 ma，內(nèi)阻約0.5 電流表a2，量程0100 ma，內(nèi)阻約4 滑動變阻器r1，最大阻值10 ，額定電流2.0 a滑動變阻器r2，最大阻值100 ，額定電流1.0 a直流電源e，電

4、動勢約6 v，內(nèi)阻可忽略不計(1)上述器材中，電流表應選_，滑動變阻器應選_(填寫所選器材的字母符號)。(2)該同學正確選擇儀器后連接了如圖所示的電路，為保證實驗順利進行，并使誤差盡量小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的兩項問題：_；_。解析(1)燈泡額定電流為0.3 a，故電流表應選擇a1；由于本實驗中描繪小燈泡的伏安特性曲線，要求電壓從零開始，必須采用分壓式接法，因此滑動變阻器應選擇總阻值較小的r1；(2)由于燈泡內(nèi)阻較小，為了減小實驗誤差，故只能采用電流表外接法，描繪小燈泡的伏安特性曲線，要求電壓從零開始，必須采用分壓式接法；該電路中電流表采用內(nèi)接法以及限流式接法，故要改為電

5、流表外接法和分壓式接法。答案(1)a1r1(2)電流表采用外接法滑動變阻器采用分壓接法2小華和小明在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實驗中，將實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中：電壓u/v0.000.200.400.701.001.301.702.102.50電流i/a0.000.140.240.260.370.400.430.450.46(1)實驗室有兩種滑動變阻器供選擇：a滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流3 a)b滑動變阻器(阻值范圍02 000 、額定電流1 a)實驗中選擇的滑動變阻器是_。(填寫字母序號)(2)在圖甲中用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整。(3)開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應滑至最

6、_(選填“左”或“右”)端。(4)利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出小燈泡的ui圖線。甲乙(5)他們在ui圖象上找到小燈泡工作電壓為2.0 v時的坐標點，計算此狀態(tài)的電阻值時，小明提出用圖象上該點曲線斜率表示小燈泡的阻值；小華提出該點與坐標原點連線的斜率表示小燈泡的阻值。你認為_(選填“小華”或“小明”)的方法正確。解析(1)由于小燈泡的電阻大約在幾歐左右，為了便于測量，滑動變阻器選擇010 的。(2)由于小燈泡的電壓和電流從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法；電流表采用外接法。實物連線圖如圖所示。(3)為了保護測量電路，開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應滑至最左端。(4)描點連線。用平滑的曲線將所描

7、的點連起來，使盡可能多的點在曲線上，小燈泡的ui圖線如圖所示。(5)根據(jù)歐姆定律知，r，電阻的大小為該點與坐標原點連線的斜率，故小華的方法正確。答案(1)a(2)見解析圖(3)左(4)見解析圖(5)小華 拓展創(chuàng)新實驗實驗目的創(chuàng)新某同學在做完“描繪小燈泡的伏安特性曲線”后，又對一個標有“6 v3.5 w”小電風扇電動機(線圈電阻恒定)的伏安特性曲線進行了研究，同研究小燈泡一樣，要求電風扇電動機兩端的電壓能從零逐漸增加到6 v，實驗室備有下列器材：甲乙a電流表(量程：00.6 a，內(nèi)阻約為1 ；量程：03 a，內(nèi)阻約為0.1 )b電壓表(量程為06 v，內(nèi)阻幾千歐)c滑動變阻器r1(最大阻值10

8、，額定電流2 a)d滑動變阻器r2(最大阻值1 750 ，額定電流0.3 a)e電池組(電動勢為9 v，內(nèi)阻小于1 )f開關(guān)和導線若干(1)實驗中所用的滑動變阻器應選_(填“c”或“d”)，電流表的量程應選_(填“”或“”)。(2)請用筆畫線代替導線將實物圖甲連接成符合這個實驗要求的電路。(3)閉合開關(guān)前，為防止電動機輸入電壓過高而損壞，滑動變阻器滑片p應滑到_(填“m”或“n”)端。(4)閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片p，改變加在電動機上的電壓，實驗中發(fā)現(xiàn)當電壓表示數(shù)大于1 v時電風扇才開始轉(zhuǎn)動，電動機的伏安特性曲線如圖乙所示，則電動機線圈的電阻為_ ，電動機正常工作時的機械功率為_ w。(

9、保留兩位有效數(shù)字)解析(1)電風扇的額定電流i0.58 a，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表量程選擇。電風扇的電阻比較小，則滑動變阻器選擇總電阻為10 的誤差較小，即選擇c。(2)因為電壓電流需從零開始測起，故滑動變阻器采用分壓式接法，電風扇的電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法。對應的實物圖如答案圖所示。(3)閉合開關(guān)前，為防止電動機輸入電壓過高而損壞，滑動變阻器滑片p應滑到m端。(4)電壓表讀數(shù)小于1 v時電風扇沒啟動，由圖象可知i0.4 a。根據(jù)歐姆定律得，r 2.5 。正常工作時電壓為6 v，根據(jù)圖象知電流為0.58 a，則電風扇發(fā)熱功率pi2r0.5822.5 w0.841

10、 w，則機械功率puii2r0.586 w0.841 w2.6 w。答案(1)c(2)如圖所示(3)m(4)2.52.6創(chuàng)新點解讀：本題的創(chuàng)新點在于用測電動機線圈電阻的伏安特性曲線替代測小電珠的伏安特性曲線。體現(xiàn)實驗遷移能力的應用。實驗設(shè)計創(chuàng)新(2020全國卷t23)某同學要研究一小燈泡l(3.6 v,0.30 a)的伏安特性。所用器材有：電流表a1(量程200 ma，內(nèi)阻rg110.0 )、電流表a2(量程500 ma，內(nèi)阻rg21.0 )、定值電阻r0(阻值r010.0 )、滑動變阻器r1(最大阻值10 )、電源e(電動勢4.5 v，內(nèi)阻很小)、開關(guān)s和若干導線。該同學設(shè)計的電路如圖(a)

11、所示。(1)根據(jù)圖(a)，在圖(b)的實物圖中畫出連線。圖(a)圖(b)(2)若i1、i2分別為流過電流表a1和a2的電流，利用i1、i2、rg1和r0寫出：小燈泡兩端的電壓u_，流過小燈泡的電流i_。為保證小燈泡的安全，i1不能超過_ma。(3)實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應的i1和i2。所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出。i1/ma325585125144173i2/ma171229299379424470根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當i1173 ma時，燈絲電阻r_(保留1位小數(shù))。(4)如果用另一個電阻替代定值電阻r0，其他不變，為了能夠測量

12、完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于_(保留1位小數(shù))。解析(2)根據(jù)串并聯(lián)知識可得小燈泡兩端的電壓ui1(rg1r0)，流過小燈泡的電流ii2i1，小燈泡的額定電壓為u額3.6 v，由u額i1(rg1r0)可得i1180 ma，即為了保證小燈泡的安全，i1不能超過180 ma。(3)燈絲的電阻r，當i1173 ma時，i2470 ma，解得r11.6 。(4)小燈泡的額定電壓為u額3.6 v，則新改裝的電壓表量程ig1(rg1r)u額可得r8.0 。答案(1)如圖所示(2)i1(rg1r0)i2i1180(3)11.6(4)8.0創(chuàng)新點解讀：本實驗把電流表a1串聯(lián)定值電阻r0當成電壓表

13、使用，用電流表a2測量電路中的電流，則流過小燈泡的電流為電流表a2與電流表a1的示數(shù)之差，結(jié)合小燈泡的額定電壓，得出電流表a1的最大示數(shù)。通過歐姆定律求出小燈泡在某一工作狀態(tài)下燈絲的電阻。為了得到完整的伏安特性曲線，根據(jù)小燈泡的額定電壓可得出與電流表a1串聯(lián)電阻的最小值。實驗器材創(chuàng)新如圖甲所示為某同學實驗得到的小燈泡燈絲電阻的ui關(guān)系曲線圖。甲乙(1)在圖乙中畫出實驗電路圖(根據(jù)該電路圖可得到ui關(guān)系的完整曲線)，可用的器材有：電壓傳感器、電流傳感器、滑動變阻器(變化范圍050 )、電動勢為6 v的電源(不計內(nèi)阻)、小燈泡、開關(guān)、導線若干。(2)如果將該小燈泡分別接入圖丙、丁兩個不同電路，其中

14、丙電路的電源為一節(jié)干電池，丁電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動勢為1.5 v，內(nèi)電阻為1.5 ，定值電阻r18 。則接入_(填“丙”或“丁”)電路時，小燈泡較亮些。丙丁(3)在電路丁中，小燈泡消耗的電功率為_ w。(4)若將電路丁中的電阻r替換為另一個完全相同的小燈泡，其他條件不變，則此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為_w。解析(1)由于要畫出ui關(guān)系的完整曲線，必須用滑動變阻器分壓式接法畫出實驗電路圖。(2)分別在小燈泡燈絲電阻的ui關(guān)系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的ui關(guān)系的曲線交點即為工作點。顯然接入丙電路時，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些。(3)在電路丁中，小燈泡消耗的電

15、功率為pui10.15 w0.15 w。(4)若將電路丁中的電阻r替換為另一個完全相同的小燈泡，其他條件不變，可等效為電動勢為2.25 v、內(nèi)阻為2.25 的電池連接一個燈泡，在小燈泡燈絲電阻的ui關(guān)系曲線圖上畫出電源(電動勢2.25 v，內(nèi)阻2.25 )的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的ui關(guān)系曲線交點對應的橫坐標值為電源輸出電流i0.26 a，此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為pi2r0.2624.5 w0.30 w。答案(1)實驗電路圖如圖所示(2)丙(3)0.15(4)0.30創(chuàng)新點解讀：本題的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在電壓、電流由傳感器測出，由電腦進行數(shù)據(jù)分析、再進行繪圖。使實驗更快捷、準確。1.(實驗目

16、的及器材創(chuàng)新)某同學利用如圖甲所示電路測量電容器充電時兩極板間的電壓隨時間的變化。實驗中使用的器材為：電池e(內(nèi)阻很小)、開關(guān)s1和s2、電容器c(約100 f)、電阻r1(約200 k)、電阻r2(1 k)、電壓表v(量程6 v)、秒表、導線若干。甲乙丙(1)按圖甲所示的電路原理圖將圖乙中實物圖連線。(2)先閉合開關(guān)s2，再斷開開關(guān)s2，閉合開關(guān)s1，同時按下秒表開始計時。若某時刻電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為_v(保留兩位小數(shù))。(3)該同學每隔10 s記錄一次電壓表的讀數(shù)u，記錄的數(shù)據(jù)如表所示。在給出的坐標紙上繪出ut圖線，已知只有一個數(shù)據(jù)點誤差較大，該數(shù)據(jù)點對應的表中的時間是_

17、s。時間t/s10.020.030.040.050.060.0電壓u/v2.143.454.234.515.005.18(4)電路中c、r2和s2構(gòu)成的回路的作用是_。解析(1)根據(jù)電路原理圖，實物圖連線如圖(a)所示。圖(a)圖(b)(2)電壓表的量程為6 v，分度值為0.1 v，所以讀數(shù)為3.60 v。(3)先描點，然后用平滑的曲線將所描的點連接起來，如圖(b)所示。由圖可以看出t40 s對應的點誤差較大。(4)電路中c、r2和s2構(gòu)成的回路，先閉合開關(guān)s2，再斷開開關(guān)s2，使電容器上所帶電荷量釋放干凈，不影響實驗。答案(1)見解析圖(a)(2)3.60(3)圖象見解析圖(b)40(4)使

18、每次實驗前電容器兩極板上的電荷相中和2(實驗設(shè)計創(chuàng)新)某實驗小組要精確測定額定電壓為2.5 v的led燈正常工作時的電阻。已知該燈正常工作時的電阻約為500 ，電路符號與小燈泡相同。實驗室提供的器材有：a電流表a1(量程010 ma，內(nèi)阻ra1約為3 ，示數(shù)用i1表示)b電流表a2(量程03 ma，內(nèi)阻ra215 ，示數(shù)用i2表示)c定值電阻r1697 d定值電阻r2985 e滑動變阻器r(量程020 )f電壓表v(量程012 v，內(nèi)阻rv1 k，示數(shù)用u表示)g蓄電池(電動勢12 v，內(nèi)阻很小)h開關(guān)一個，導線若干(1)實驗電路圖如圖甲所示，請選擇合適的器材，電表1為_，電表2為_，定值電阻為_。(填器材前字母)甲乙(2)將圖乙中的實物圖按照實驗電路圖補充完整。(3)寫出測量led燈正常工作時的電阻的表達式為rx_。(用相應字母表示)解析(1)測量電阻的基本方法是伏安法，由于題中提供的電壓表量程太大，故選擇定值電阻r2與阻值已知的電流表a2串聯(lián)可將其改裝成量程合適的電壓表。由于電流表a1的量程較大且內(nèi)阻不確定，應將其接在干路上。(2)實驗電路如圖所示。(3)對測量電路，由并聯(lián)電路電壓、電流關(guān)系有i2(r2ra2)(i1i2)rx，解得rx(r2ra2)。答案(1)abd(2)見解析圖(3)(r2ra2)3(實驗設(shè)計及目的創(chuàng)新)(2019全國卷)某小組利用圖(