高考物理一輪復(fù)習(xí)教科版課件第八章直流電路實驗九

實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線

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(yīng)采用分壓式連接

本實驗要作出I－U圖像，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。3.保護元件安全：為保護元件不被燒毀，開關(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(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差。熱點一教材原型實驗【例1】有一個小電珠上標(biāo)有“4V

2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個電珠的I－U圖線。有下列器材供選用： A.電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ) B.電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ) C.電流表(0～0.3A，內(nèi)阻1Ω) D.電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω) E.滑動變阻器(5Ω，1A) F.滑動變阻器(500Ω，0.2A)

(1)實驗中電壓表應(yīng)選用______，電流表應(yīng)選用______。(用序號字母表示)(2)為使實驗誤差盡量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選用________。(用序號字母表示)(3)請在虛線框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖，并把圖1中所示的實驗器材用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。

圖1(2)由題意可知，電壓從零開始變化，并要求多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器，故選E。答案(1)A

D

(2)E

(3)圖見解析1.滑動變器的選取：在分壓電路中，一般選用全電阻小于用電器電阻的滑動變阻器。在限流電路中，一般選用全電阻和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動變阻器。2.滑動變阻器的兩種連接方式3.兩種接法的適用條件 (1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小)。 (2)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最大電阻要大)。 (3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法。

【變式訓(xùn)練1】

(2017·全國卷Ⅰ，23)某同學(xué)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

(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表(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(dǎo)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。(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2a所示。圖2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)果均保留兩位小數(shù))(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值最大為9.0Ω時，電路中的電流最小，燈泡實際功率最小，由E＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出圖線①如圖所示。答案(1)見解析(2)增大增大(3)0.39W

1.17W熱點二實驗拓展創(chuàng)新

以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點。1.以實驗原理及實驗方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。2.實驗對象的變遷3.數(shù)據(jù)處理方式的改進

采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。【例2】如圖3甲所示為某同學(xué)實驗得到的小燈泡燈絲電阻的U－I關(guān)系曲線圖。圖3(1)在圖乙中畫出實驗電路圖(根據(jù)該電路圖可得到U－I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0～50Ω)、電動勢為6V的電源(不計內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。(2)如果將該小燈泡分別接入圖4甲、乙兩個不同電路，其中甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動勢為1.5V，內(nèi)電阻為1.5Ω，定值電阻R＝18Ω。則接入________(填“甲”或“乙”)電路時，小燈泡較亮些。圖4(3)在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為________W。(4)若將電路乙中的電阻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。解析由于要畫出U－I關(guān)系的完整曲線，必須用分壓接法畫出實驗電路圖。分別在小燈泡燈絲電阻的U－I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U－I關(guān)系的曲線交點即為工作點。顯然接入圖4甲電路時，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些。在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為P＝UI＝1×0.15W＝0.15W。若將電路乙中的電阻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2.25V、內(nèi)阻為2.25Ω的電池連接一個燈泡，在小燈泡燈絲電阻的U－I關(guān)系曲線圖上畫出電源(電動勢2.25V，內(nèi)阻2.25Ω)的伏安特性曲線，與小燈泡燈絲電阻的U－I關(guān)系曲線交點對應(yīng)的橫坐標(biāo)值為電源輸出電流I＝0.26A，此時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為P＝I2r＝0.262×4.5W≈0.30W。答案(1)實驗電路圖如圖所示。(2)甲(3)0.15

(4)0.30【變式訓(xùn)練2】

[2016·天津理綜，9(3)]某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8V，0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：

電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻等于3kΩ)

電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻等于15kΩ)

電流表A1(量程0～200mA，內(nèi)阻等于10Ω)

電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻等于0.1Ω)

滑動變阻器R1(0～10Ω，額定電流2A)

滑動變阻器R2(0～1kΩ，額定電流0.5A)定值電阻R3(阻值等于1Ω)定值電阻R4(阻值等于10Ω)定值電阻R5(阻值等于1kΩ)電源E(E＝6V，內(nèi)阻不計)(1)請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁。(2)該同學(xué)描繪出的I－U圖像應(yīng)是下圖中的________。(2)小燈泡的電阻隨溫度升高而變大，故該同學(xué)描繪出的I－U圖像應(yīng)該是B。答案(1)如圖所示(2)B1.如圖5是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。圖5圖6(1)根據(jù)圖5在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖；(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖6中的①、②、③、④所示，電流表量程為0.6A，電壓表量程為3V。所示讀數(shù)為：①________、②________、③________、④________。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為________和________。解析(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線需要測量電壓范圍大，變阻器用分壓接法，小燈泡電阻比較小，電流表要外接，電路圖如圖所示。答案(1)見解析(2)①0.10A(0.10±0.02均可)②0.24A

③2.00V

④0.27V(0.27±0.01均可)；8.3Ω(8.3±0.1均可)

2.7Ω(2.7±0.1均可)2.某實驗小組的同學(xué)在學(xué)校實驗室中發(fā)現(xiàn)一電學(xué)元件，該電學(xué)元件上標(biāo)有“最大電流不超過6mA，最大電壓不超過7V”，同學(xué)們想通過實驗描繪出該電學(xué)元件的伏安特性曲線，他們設(shè)計的一部分電路如圖7所示，圖中定值電阻R＝1kΩ，用于限流；電流表量程為10mA，內(nèi)阻約為5Ω；電壓表(未畫出)量程為10V，內(nèi)阻約為10kΩ；電源電動勢E為12V，內(nèi)阻不計。圖7(1)實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：A.阻值0～200Ω，額定電流0.3AB.阻值0～20Ω，額定電流0.5A應(yīng)選的滑動變阻器是________(填“A”或“B”)。正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：

12345678910U/V0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I/mA0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50(2)由以上數(shù)據(jù)分析可知，電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與________之間(填“O”或“P”)；(3)將電路圖補充完整；(4)從表中數(shù)據(jù)可知，該電學(xué)元件的電阻的特點是：_______________________。解析(1)滑動變阻器A允許的最大電壓為0.3×200V＝60V>12V，滑動變阻器B兩端所能加的最大電壓為0.5×20V＝10V<12V，為保證安全，滑動變阻器應(yīng)選A。(3)描繪伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接