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1、物理人人 教教 版版精精 准准 高高 考考恒定电流恒定电流选修31实验八描绘小电珠的伏安特性曲实验八描绘小电珠的伏安特性曲线线1 1知知识识梳梳理理自自测测2 2核核心心考考点点突突破破3 32 2年年高高考考模模拟拟知识梳理自测知识梳理自测一、实验目的1掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法。2掌握伏安特性曲线的描绘方法。3理解小电珠的伏安特性曲线为什么不是一条直线。三、实验步骤1按如图所示的电路原理图连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的A端。2闭合开关，移动滑片P，读出十几组U、I值，并记录在表格中。3建立UI坐标系，将所得几组U、I值在坐标上描出所对应的点。4用平滑的曲线将各点连
2、接起来，即为UI图象。四、数据处理实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横、纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些。五、实验器材选取1原则：安全；精确；操作方便。2具体要求(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过0.6A。(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。(4)滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器。六、误差分
3、析1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。2电流表、电压表的读数带来误差。3在坐标纸上描点、作图带来操作误差。七、注意事项1本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。2本实验要作出UI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电路图中的A端。4IU图象在U01.0V左右将发生明显弯曲，故在U1.0V左右绘点要密，以防出现很大误差。5电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定。(1)若使用“3.8V0.3A”的小灯泡，选用电压表的15V量程。(2)
4、若使用“2.5V0.6A”的小灯泡，则选用电压表的3V量程。6当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关。7误差较大的点要舍去，IU图象应是平滑曲线而非折线。8建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。核心考点突破核心考点突破实验原理与数据处理代号器材规格A电流表(A1)量程00.6A，内阻约0.125B电流表(A2)量程03A，内阻约0.025C电压表(V1)量程03V，内阻约3kD电压表(V2)量程015V，内阻约15kE滑动变阻器(R1)总阻值约10F滑动变阻器(R2)总阻值约200G
5、电池(E)电动势3.0V，内阻很小H导线若干，电键K该同学选择仪器，设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据；(1)请你推测该同学选择的器材是：电流表为_，电压表为_，滑动变阻器为_。(填写器材代号)I/A00.120.210.290.350.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00ACE(2)请你推测该同学设计的实验电路图并画在图甲的方框中。(3)请在图乙的坐标系中画出小灯泡的IU曲线。(4)若将该小灯泡直接接在电动势是1.5V，内阻是2.0的电池两端，小灯泡的实际功率为_W。0.28解题探究：(1)
6、滑动变阻器采取什么连接形式，为什么？(2)根据图中什么信息选取器材？(3)如何求小灯泡的实际功率。答案：(1)滑动变阻器采取分压连接形式，因为表中电压数据是从零开始测量的。(2)根据表中的电压值和电流值选取电压表和电流表，滑动变阻器作分压式接法时，选取阻值小的。(3)在图乙中作出电池的伏安特性曲线，与小灯泡的IU曲线有个交点，根据交点数据即可得出小灯泡的实际功率。解析根据表格中数据可知，选量程是0.6A的电流表、量程是3V的电压表；因为电流和电压从零开始调节，所以滑动变阻器用分压接法，滑动变阻器选用阻值较小的E。小灯泡灯丝内阻远小于电压表内阻，故电流表外接。电路图如甲图。根据给出的数据，描点可
7、得该电学元件的伏安特性曲线如图乙曲线所示。在图乙中作出电池(1.5V,2.0)的伏安特性曲线，与小灯泡的IU曲线交于(0.35A,0.8V)的点，即此时小灯泡的实际功率PIU0.28W。答案(2)见解析(3)见解析类题演练 1A电压表V(量程3V，内阻约3k)B电流表A1(量程150mA，内阻约2)C电流表A2(量程500mA，内阻约0.6)D滑动变阻器R1(020)E滑动变阻器R2(0100)F电源E(电动势4.0V，内阻不计)G开关S和导线若干H待测小灯泡L(额定功率0.75W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_ (填“A1”
8、或“A2”)；滑动变阻器选择_ (填“R1”或“R2”)。(2)在实验过程中，该同学将小灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现小灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现小灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面的表格中。次数1234567U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70I/mA80155195227255279310A2R1请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的UI图线。(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于1.23V，其原因是_ _。2.5(2.42.6均可均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻小灯泡的
9、冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡或小灯泡的电阻随温度的升高而变大的电阻随温度的升高而变大)答案(1)电路原理图如图所示(2)见解析图解析(1)根据PI2R，估算出灯泡的电流大约是600mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的UI图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻较小，电流表应外接。(2)如图所示(3)由PUI0.75W，再结合图象可知U额2.5V；小灯泡的额定电压大于1.23V的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻。本实验可以从以下三个方面改进和创新：1描绘二极管的伏安特性曲线；2描绘太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线
10、；3测定小灯泡在不同电压下的电功率；描绘小灯泡电功率P与两端电压的平方U2的曲线。实验拓展与创新实验室提供了以下器材：A电压表(量程03V，内阻约20k)B电压表(量程015V，内阻约100k)C电流表(量程050mA，内阻约40)D电流表(量程00.6A，内阻约2)E滑动变阻器(阻值范围020，允许最大电流2A)F电源(电动势6V，内阻不计)G开关，导线(1)该同学做实验时，电压表选用的是_，电流表选用的是_ (填选项前字母)。(2)图甲中的实物连线图已经连了部分电路，请按实验要求将实物图中的连线补充完整。(3)根据表中数据，请在图乙中的坐标纸中画出该二极管的IU图线。AC(4)若此发光二极
11、管的最佳工作电流为15mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R_的电阻，才能使它工作在最佳状态(结果保留两位有效数字)。53答案(2)见解析图甲(3)见解析图乙类题演练 2(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2。某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1_V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为_mA(保留两位小数)。1.400.23该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“”表
12、示反向)，并在坐标纸上建立IxUx坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出IxUx图线。123456789U1/V0.000.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.01.02.03.04.05.06.07.08.0Ix/mA0.000.000.010.020.040.070.120.190.29由IxUx图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成_ (选填“线性”或“非线性”)关系。答案(1)连线见解析图(2)描点绘出的IxUx图象见解析图非线性非线性解析(1)滑动变阻器的分压接法应将全电阻接入主回路，依题意选择两电压表量程，并据电流流向选择接线柱，连线如图。依表格数据进行描点，可绘出IxUx图象如图。据绘出的IxUx图象是曲线可知Ix与Ux是非线性关系。2年高考模拟年高考模拟
