高考物理一輪復(fù)習(xí)教科版課件第八章直流電路實(shí)驗(yàn)九

實(shí)驗(yàn)九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圖像，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(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差，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)帶來誤差。3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差。熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4V

2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)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(dòng)變阻器(5Ω，1A) F.滑動(dòng)變阻器(500Ω，0.2A)

(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用______，電流表應(yīng)選用______。(用序號(hào)字母表示)(2)為使實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(用序號(hào)字母表示)(3)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把圖1中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)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(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故選E。答案(1)A

D

(2)E

(3)圖見解析1.滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)變阻器。2.滑動(dòng)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(cè)量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的最大電阻還小)。 (2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的最大電阻要大)。 (3)若實(shí)驗(yàn)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(guó)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(dòng)變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。 (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖2a所示。圖2由實(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)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(dòng)變阻器的阻值最大為9.0Ω時(shí)，電路中的電流最小，燈泡實(shí)際功率最小，由E＝U＋I(xiàn)(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(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新

以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(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?！纠?】如圖3甲所示為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器(變化范圍0～50Ω)、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源(不計(jì)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(gè)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(dòng)勢(shì)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(shí)，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(gè)完全相同的小燈泡，其他條件不變，則此時(shí)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)即為工作點(diǎn)。顯然接入圖4甲電路時(shí)，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(gè)完全相同的小燈泡，其他條件不變，可等效為電動(dòng)勢(shì)為2.25V、內(nèi)阻為2.25Ω的電池連接一個(gè)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(dòng)勢(shì)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值為電源輸出電流I＝0.26A，此時(shí)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為P＝I2r＝0.262×4.5W≈0.30W。答案(1)實(shí)驗(yàn)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(cè)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(dòng)變阻器R1(0～10Ω，額定電流2A)

滑動(dòng)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(jì))(1)請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)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(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖。圖5圖6(1)根據(jù)圖5在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(cè)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(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在學(xué)校實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)描繪出該電學(xué)元件的伏安特性曲線，他們?cè)O(shè)計(jì)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(dòng)勢(shì)E為12V，內(nèi)阻不計(jì)。圖7(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個(gè)滑動(dòng)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(dòng)變阻器是________(填“A”或“B”)。正確接線后，測(cè)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(bǔ)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(diǎn)是：_______________________。解析(1)滑動(dòng)變阻器A允許的最大電壓為0.3×200V＝60V>12V，滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接