《2015名师导学物理一轮课件 第七章 恒定电流7.6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第七章 恒定电流7.6（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 6节 实验：描绘小灯泡的伏安 特性曲线 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律 二、实验原理 1 实验电路 ( 如图所示 ) ：电 流表采用外接 ( 小灯泡电阻很小 ) ， 滑动变阻器采用分压式 ( 使电压能 从零开始连续变化 ) 2 实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的 I U 坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来 三、实验器材 学生电源 (4 6 V 直流 ) ，小灯泡 (“4 V ” 或“ ”) ，电流表 ( 内阻较小 ) ，电压 表 ( 内阻很大 ) ，滑动变阻器，开关和导线 四、实验步骤 1 连接电路：
2、 确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路 ( 注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零 ) 2 测量数据：闭合开关 S ，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压U 和电流 I 值 3 重复测量：用同样的方法测量并记录 12 组 值 . 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压 U / V 电流 I / A 4. 整理器材：断 开开关 S ，整理好器材 5 描绘曲线：在坐标纸上，以 U 为横坐标、 I 为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到 I 五、注意事项 1 本实验中被测小灯泡
3、灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法 2 本实验要作出 I U 图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法 3 为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端 4 加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压 5 连图线时曲线要平滑 ，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对 不要出现折线 六、误差分析 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，电流表外接，则电流表示数偏大 2 测量时读数带来误差 3 在坐标纸上描点、作图时带来误差 题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计 例 1 (2013 天津 ) 要测绘一个
4、标有 “ 3 V ” 小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V ，并便于操作已选用的器材有： 电池组 ( 电动势为 ，内阻约 1 ) ； 电流表 ( 量程为 0 250 内阻约 5 ) ； 电压表 ( 量程为 0 3 V ，内阻约 3 k ) ； 电键一个、导线若干 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_( 填字母代号 ) A 滑动变阻器 ( 最大阻值 20 ，额定电流 1 A ) B 滑动变阻器 ( 最大阻值 1 7 5 0 ，额定电流 0 . 3 A ) 实验的电路图应选用下列的图 _( 填字母代号 ) 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示如果将这个小灯泡接到电动势为
5、，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是 _ W. 【解析】 (3) 描绘小灯泡伏安特性曲线，测量的电压、电流的范围应尽可能大，应选用分压电路，变阻器的阻值应小于灯泡阻值或相当，灯泡电阻 R 5 ，故变阻器选 A. 又电流表内阻为 5 ，电压表内阻为 3 k ，故电流表应外接，电路选 B. 在小灯泡的伏安特性曲线中做出电源的伏安特性曲 线，如图所示，两曲线交点就是灯泡接在电源上时的电压与电流，由图知： I ， U 故 P . 【答案】 A B 【方法与知识感悟】 依实验要达到的目的，判断滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作的角度，确定选哪个滑动变阻器 依用电器的规格及实验的进行过程
6、，从 “ 安全、精确 ” 的角度，确定选哪个电流表、电压表 题型二：数据的处理及实验结论 例 2 (2013 重庆 ) 某 同学对有故障的电热毯进行探究图乙是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接图丙为测试电路实物图， A 、 压表内阻很大，可视为理想电表 请在图甲所示的虚线框内画出与图丙对应的电路图 断开 K 1 ，用上述测试电路在 1 和 1 之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的 U I 曲线如图丁所示已知电热线材料的电阻率为 10 7 m ，电热线的直径为 可求得此电热线的电阻为_ k ，总长度为 _ m ( 结果均保留两位有效数字 ) 为了进一步检验故障，该同学闭
7、合开关 K 1 和K 2 ，用表笔 A 和 B 分别对图乙中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示由此测试结果可判断出电路有断路，位置在 _ _ 之间 ( 在 “ 1 和 2 ” 、 “ 1和 2 ” 、 “ 2 和 3 ” 、 “ 2 和 3 ” 中选填一项 ) 测试点 3和 3 1 和 1 1 和 3 1 和 2 2和 3 电表指针 有无偏转 电压表 有 有 无 有 无 电流表 无 有 有 无 有 【解析】 根据测试电路图可以直接画出对应的电路图； 根据 U I 图线得电阻 R 10 3 103 ，根据 R 2 得， L 65 m ； 3和 3 有电压、无电流，说明电热毯电路有断路故障
8、， 1和 1 有电压、有电流，说明电热毯没有故障， 1 和 3无电压、有电流，说明电路 1 2 3 电路是通的， 2和 3 无电压、有电流，说明 2 和 3 间电路是通的， 1和 2 有电压、无电流，说明 1 和 2 间有断路 【答案】 可 ) 65(64 到 66 均可 ) 1 和 2 1 为了用同一个 测量电路，不但能测量小 灯泡的伏安特性曲线，还 能测量电池组的电动势和 内阻，设计了如图 (a) 所示 的电路其中被测 小灯泡 标注有 “ 、 ” ， 共有四个滑动变阻器供实 验中选用，其中： A 10 、最大允许电流 ) B 10 、最大允许电流 ) C 40 、最大允许电流 ) D 10
9、0 、最大允许电流 ) (1) 为了 “ 测量电池组的电动势和内阻 ” ，用电压传感器和电流传感器测量的数据作出图线闭合 S 1 后测出的 U I 图线如图 ( b ) 所示，根据图线可知电池组的内阻为 _ _ _ . (2) 为了 “ 测量小灯泡的伏安特性曲线 ” ，根据图( b ) 所示， S 2 处于 _ _ _( 选填 “ 断开 ” 或 “ 闭合 ” )状态，滑动变阻器选用 _ _ _( 填序号 ) (3) 将小灯泡两端的连接线断开，若用多用表的欧姆挡直接测量其电阻，测得的数值应为 _ _ _ . 闭合 【解析】 传感器 1 测 L 的电压， 2 测路端电压，闭合 开 阻器作限流电路用
10、来测 E 、 r ，传感器 1 的数据不要采用 阻器作分压用，电路用来测伏安曲线，传感器 2 的数据不要采用由直线图象的最后一个点的坐标 r 3 . 小灯泡电阻 8 ( 正常发光 ) ，允许电流 ， 灯泡中无电流时，取伏安曲线 0 段求出电阻值 R 2 . 取两位有效数字 . 2 发光二极管是目前很多用电器用作指示灯的 电子元 件，在电路中的符号是 . 只有电流从标 有 “ ” 号的一端流入，从标有 “ ” 号的一端流出时，它才可能发光，这时可将它视为一个纯电阻现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示 (1) 现有该型号的发光二极管一个，若用电动势为5 V ，内阻不计的直流电
11、源供 电，为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间串联一只阻值为 150 的定值电阻，则该二极管正常工作时的电压是_ _ _ V . (2) 已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为 56 请设计实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致可选用的器材有： 待测发光二极管 直流电源 E ( 电动势 ，内阻可以忽略不计 ) 滑动变阻器 最大阻值为 2 k ) 滑动变阻器 最大阻 值为 20 ) 电压表 量程 10 V ，内阻约 50 k ) 电压表 量程 5 V ，内阻约 20 k ) 电流表 量程 100 内阻约 50 ) 电流表 量程 60 内阻约 100 ) 2 电键 S
12、、导线若干 请在方框中画出实验设计电路图，并标明所选器材的符号，并将下列实物图连成电路图 【解析】 (1) 从 U I 图象知，当 U 2 V 时， R 100 ，与 1 50 的电阻串联，刚好电压为 2 V 和 3 V 符合题目要求 (2) 最大电流 56 ，对应的电压为接近 4 V 电压表应选 V 2 ，电流表选 A 2 ，用总电阻较小的变阻器组成分压电路 3 ( 多选 ) 如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，电源电动势为 E ，内阻不计，两电表可看做理想电表，那么下列说法中正确的是 ( ) A 闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最左端 B 该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法 C 将滑
13、动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮 D 将滑动变阻器的滑片向右滑运时，小灯泡变暗 【巩固基础】 1 不同材料的导体，电阻率随温度的变化规律是不同 的，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小 某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件W 做实验，测量元件 W 的电压、电流的变化规律，并作出 U I 图象，要求元件 W 两端电压从零逐渐增大 (1) 他们应选用下图所示四个测量电路中的 _ _ _电路进行实验 C (2) 实验测得元件 W 的电压与电 流的关系如图所示 判断元件 W 是金属材料还是半导体材料？ 答： _ _ _ 半导体材料 【解析】 (1) 要求元件
