红对勾高考物理 描绘小电珠的伏安特性曲线.ppt

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1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线 描绘小灯泡的伏安特性曲线 用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流 建立U I坐标系 描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线 为了尽可能多取些数据点并减小实验误差 应选用电流表外接法 滑动变阻器分压接法电路 因为小灯泡的电阻值较小 小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 导线 开关 坐标纸 1 连接电路将小电珠 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 开关用导线连接成如图所示电路 图1 2 测出小电珠在不同电压下的电流 1 闭合开关S前 滑动变阻器触头应移到最左端 以使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化 同时 这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而

2、烧坏灯丝 2 移动滑动变阻器触头的位置 测出14组不同的电压值U和电流值I 并将测量数据填入表格 特别提醒I U图线在U0 1 0V左右将发生明显弯曲 故在U 1 0V左右测绘点要密 否则将出现很大误差 3 画出伏安特性曲线 1 在坐标纸上以U为横轴 以I为纵轴 建立坐标系 2 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 坐标系纵轴和横轴的标度要适中 以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜 3 将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小电珠的伏安特性曲线 4 拆除电路 整理仪器 特别提醒电路连接是关键 先串后并把线连 滑动变阻要分压 A表外接减误差 电压从零开始变 U I坐标连曲线 要对图线细研究 得出规律记心

3、间 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠的电阻较小 与0 0 6A电流表串联时 电流表的分压影响不能忽略 2 滑动变阻器应采用分压式连接 目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合电键S前 滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置 可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化 同时 也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝 3 U I图线在U 1 0V左右将发生明显弯曲 故在U 1 0V左右测绘点要密 否则将出现很大误差 4 电流表选择0 6A量程 电压表量程选择视小电珠的额定电压而定 即使用的若是 3 8V0 3A 的小电珠 选用电压表的15V量程

4、若使用 2 5V0 6A 的小电珠 则选用电压表的3V量程 5 保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加 到额定值 读出I后立即断开开关 6 误差较大的点要舍去 U I应是平滑曲线而非折线 1 由于电压表不是理想电表 内阻并非无穷大 对电路的影响会带来误差 2 在坐标纸上描点 作图带来误差 题型一仪器及电路的选择 例1 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 使用的小电珠为 6V 3W 其他可供选择的器材有 电压表V1 量程6V 内阻20k 电压表V2 量程20V 内阻60k 电流表A1 量程3A 内阻0 2 电流表A2 量程0 6A 内阻1 变阻器R1 0 1000 0 5A 变阻器R2 0 20

5、 2A 学生电源E 6V 8V 开关S及导线若干 实验中要求电压表在0 6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I 以便作出伏安特性曲线 在上述器材中 电流表应选用 变阻器应选用 在图所示的方框中画出实验的原理图 解析 小灯泡额定电压为6V 额定电流为0 5A 即允许通过小灯泡的电流最大不超过0 5A 最大电压不超过6V 在选择电压表和电流表时 本着安全 精确的原则 安全原则即量程要大于所测电流或电压值 精确原则是量程要尽量小 量程越小测量越精确 故电流表应选A2 电压表应选V1 滑动变阻器选取时要本着安全 够用 调节方便的原则 安全 即流过变阻器最大电流 I E R 应小

6、于允许通过的最大电流 图2 答案 A2R2如图2所示 题后反思仪器选择的一般顺序是先易后难 首先确定出必须使用而又不必选择的仪器 然后以其为突破口 根据电路要求和电路计算 选择出电源 滑动变阻器 电流表 电压表以及合理的量程 待测电阻的额定电流 额定电压 估算值 是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据 变式1 1 2009 福建高考 某研究性学习小组为了制作一种传感器 需要选用一电器元件 图3为该电器元件的伏安特性曲线 有同学对其提出质疑 现需进一步验证该伏安特性曲线 实验室备有下列器材 图3 1 为提高实验结果的准确程度 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 以上均填器材代号 2

7、为达到上述目的 请在图4的虚线框内画出正确的实验电路原理图 并标明所用器材的代号 图4 3 若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合 请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点 相同点 不同点 3 伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数 所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线 表明电阻是随电压和电流的增大而减小的 所以是非线性的 而小电珠的灯丝是金属 其伏安特性曲线也是非线性的 这是两者的相同点 但小电珠的电阻率是随电压和电流的增大而增大的 这是两者的不同点 答案 1 A2V1R1 2 电路如图5所示 3 伏安特性曲线都是非线性的小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大

8、而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小 图5 题型二实物图连线 例2 如图6所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 图6 A 待测电阻Rx 约100 B 直流毫安表 量程0 10mA 内阻50 C 直流电压表 量程0 3V 内阻5k D 直流电源 输出电压4V 内阻不计 E 滑动变阻器 阻值范围0 15 允许最大电流1A F 开关1个 导线若干条 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 答案 如图7所示 图7 题后反思分压电路的实物连接是学习的难点 连线时可先连电源 开关 滑动变阻器两端 阻值最大 再连接待测电阻支路 最后将伏特表并联到Rx

9、两端 连图时要尽量按照电流的流向 先 串 后 并 先 干路 后 支路 同时也要注意电压表和电流表接线柱的 变式2 1用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路 请将实物图8连接成为实验电路 图8 微安表 A 量程200 A 内阻约200 电压表V 量程3V 内阻约10k 电阻R0 阻值约20k 滑动变阻器R 最大阻值50 额定电流1A 电池组E 电动势3V 内阻不计 开关S及导线若干 解析 从题目中给的电压表的内阻和电流表的内阻以及待测电阻R0的阻值可以判断测量电路要用电流表内接法 滑动变阻器的电阻比较小 所以电源电路采用分压法 答案 实物连接如图9 图9 1 有一规格为 220V 100

10、W 的灯泡 现用一准确的欧姆表测其电阻 测量的结果是 A 大于484 B 等于484 C 小于484 D 无法确定答案 C 2 要测定小灯泡L 2 5V 0 3A 的伏安特性曲线 测量电路应选用下图中的哪种电路 解析 一般小灯泡的电阻比较小 与电流表内阻差不太远 而与电压表内阻相差太远所以为使测量准确 应选安培表外接法 故选A 答案 A 3 用下列器材 测定小灯泡的额定功率 A 待测小灯泡 额定电压6V 额定功率约为3W B 电流表 量程0 6A 内阻约为0 5 C 电压表 量程3V 内阻约为5k D 滑动变阻器R 最大阻值20 额定电流1A E 电源 电动势10V 内阻很小 F 定值电阻 R

11、0 10k G 开关一个 导线若干 1 画出实验电路图 2 实验中 电压表的示数应调为多少伏 若此时电流表示数为1A 则小灯泡的额定功率为多大 答案 1 电压表的量程小于小灯泡的额定电压 可串联定值电阻R0改装成量程为9V的电压表 小灯泡的额定电流约为I灯 0 5A 电阻大约为R灯 12 15k 所以应将电流表外接 实验电路如图10所示 图10 4 某同学用如图11所示的电路欲测绘标有 3 8V0 3A 的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象 图11 1 除了导线和开关外 有以下一些器材可供选择 电流表 A1 量程100mA 内阻约2 A2 量程0 6A 内阻约0 3 电压表 V1 量程5V

12、内阻约5k V2 量程15V 内阻约15k 滑动变阻器 R1 阻值范围0 10 R2 阻值范围0 2k 电源 E1 电动势为1 5V 内阻约为0 2 E2 电动势为4V 内阻约为0 04 为了调节方便 测量准确 实验中应选用电流表 电压表 滑动变阻器 电源 填器材的符号 2 根据实验数据 计算并描绘出R U的图象 如图12所示 由图象可知 此灯泡在不工作时 灯丝电阻为 当所加电压为3 00V时 灯丝电阻为 灯泡实际消耗的电功率为 W 图12 3 根据R U图象 可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系 符合该关系的示意图是下图中的 5 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 用导线a b c d

13、 e f g和h按图13所示方式连接电路 电路中所有元器件都完好 且电压表和电流表已调零 图13 闭合开关后 1 若电压表的示数为2V 电流表的示数为零 小电珠不亮 则断路的导线为 2 若电压表的示数为零 电流表的示数为0 3A 小电珠亮 则断路的导线为 3 若反复调节滑动变阻器 小电珠亮度发生变化 但电压表 电流表的示数不能调为零 则断路的导线为 解析 将实物图转化成原理图 如图14所示 图14 1 电压表有示数说明电压表与供电电路相连 而小灯泡不亮 故d导线断 2 电压表示数为零 电流表为0 3A 则电压表与电源断开 故h导线断 3 无论如何调节 电压表 电流表示数不能调为零 说明变阻器不

14、为分压式接法 但灯泡仍亮且变化 故g导线断 答案 1 d 2 h 3 g 6 如图15甲所示 为某同学测绘额定电压为2 5V的小灯泡的I U特性曲线的实验电路图 图15 1 根据电路图甲 用笔画线代替导线 将图乙中的实验电路连接完整 2 开关S闭合之前 图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 端 选填 A B 或 AB中间 3 实验中测得有关数据如下表 根据表中的实验数据 在图16中画出小灯泡的I U特性曲线 图16 4 若已知小灯泡灯丝在27 时电阻值约为1 5 并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比 试估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为 解析 1 实验电路连接如图17所示 图17 2 开关S闭

15、合后 调节滑动变阻器应使小灯泡两端的电压从0逐渐增大 防止小灯泡被烧毁 所以开关S闭合之前 滑片应该置于A端 3 画出的小灯泡的I U特性曲线 如图18所示 图18 答案 1 见图17 2 A 3 见图18 4 1647 7 2010 重庆高考 在探究小灯泡的伏安特性实验中 所用器材有 灯泡L 量程恰当的电流表A和电压表V 直流电源E 滑动变阻器R 电键S等 要求灯泡两端电压从0V开始变化 实验中滑动变阻器应采用 接法 填 分压 或 限流 某同学已连接如图19所示的电路 在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前 请指出其中仅有的2个不当之处 并说明如何改正 A B 图19 电路连接正确后 分

16、别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线如图20中 和 所示 然后将灯泡L1 L2与电池组 电动势和内阻均恒定 连成图21所示电路 多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0 30A和0 60A 图20 图21 A 在图20中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线 B 由该曲线可知电池组的电动势为 V 内阻为 取2位有效数字 解析 由于灯泡两端的电压从0V开始变化 所以电路应采用分压接法 连接电路的基本原则是安全性原则 要求连接电路时电键是断开的 滑动变阻器的滑动触头应置于电压最小的位置 即本题应置于b端 A 在图中画出一条直线 要求直线与图线 的交点对应电流分别为0 3A和0 6A B A中画出的图线与U轴的交点对应电源的电动势 图线的斜率表示电源的内电阻 答案 分压 A 电键S不应闭合 应处于断开状态B 滑动变阻器滑动触头P位置不当 应将其置于b端 A 路端电压U与电流I的关系曲线见图22 B 4 62 7 图22