高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 第4講 實(shí)驗(yàn)八 描繪小燈泡的伏安特性曲線課件.ppt

第4講實(shí)驗(yàn)八 描繪小燈泡的伏安特性曲線 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 描繪小燈泡的伏安特性曲線 2 分析伏安特性曲線的變化規(guī)律 二 實(shí)驗(yàn)原理1 用電流表測(cè)出流過(guò)小燈泡的電流 用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓 測(cè)出多組 u i 值 在u i坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn) 用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái) 2 由于小燈泡的電阻很小 為減小實(shí)驗(yàn)誤差 采用電流表外接法 滑動(dòng)變阻器采用分壓式 使電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化 三 實(shí)驗(yàn)器材小燈泡 3 8v 0 3a 或 2 5v 0 6a 一個(gè) 電壓表 0 3v 15v 與電流表 0 0 6a 3a 各一個(gè) 滑動(dòng)變阻器 最大阻值20 一個(gè) 學(xué)生低壓直流電源 或電池組 一個(gè) 開(kāi)關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 坐標(biāo)紙 鉛筆 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 確定電流表 電壓表的量程 采用電流表外接法 滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法 按如圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 2 把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端 接線經(jīng)檢查無(wú)誤后 閉合開(kāi)關(guān)s 3 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置 測(cè)出12組左右不同的電壓值u和電流值i 并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s 4 拆除電路 整理儀器 五 數(shù)據(jù)處理1 在坐標(biāo)紙上以u(píng)為橫軸 以i為縱軸 建立坐標(biāo)系 2 在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 3 將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái) 就得到小燈泡的伏安特性曲線 六 誤差分析1 系統(tǒng)誤差由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響帶來(lái)的誤差 2 偶然誤差 1 電壓表 電流表的讀數(shù)帶來(lái)的誤差 2 在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 作圖帶來(lái)的誤差 七 注意事項(xiàng)1 閉合開(kāi)關(guān)s前 滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為0的一端 從而使開(kāi)關(guān)閉合時(shí)小燈泡電壓能從0開(kāi)始變化 同時(shí) 也為了防止開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)小燈泡兩端因電壓過(guò)大而被燒壞 2 i u圖線在u 1 0v左右將發(fā)生明顯彎曲 故在u 1 0v左右要多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 以防出現(xiàn)很大誤差 3 誤差較大的點(diǎn)要舍去 i u圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線 4 建立坐標(biāo)系時(shí) 縱軸表示電流 橫軸表示電壓 兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理 使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙 八 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn) 涉及電壓 電流的測(cè)量以及分壓電路和部分電路與閉合電路等知識(shí) 往往涉及的變化有以下幾點(diǎn) 1 電流表和電壓表改成用電流傳感器和電壓傳感器 用數(shù)據(jù)采集器跟電腦相連 在電腦上直接生成小燈泡的伏安特性曲線 2 也可以與電流表和電壓表的改裝結(jié)合在一起考查 3 與電源的路端電壓隨電流變化的圖象結(jié)合在一起考查 4 根據(jù)描繪小燈泡伏安特性的思想和方法遷移到研究其他電學(xué)元件的電學(xué)特性 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作典例1 2016 重慶南開(kāi)中學(xué)期中檢測(cè) 2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈 海姆和康斯坦丁 諾沃肖洛夫 以表彰他們對(duì)石墨烯的研究 他們最初是用透明膠帶從石墨晶體上 粘 出一片石墨烯的 我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨 能導(dǎo)電 某同學(xué)設(shè)計(jì)了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn) 得到如下數(shù)據(jù) i和u分別表示通過(guò)鉛筆芯的電流和其兩端的電壓 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)室提供如下器材 a 電流表a1 量程0 6a 內(nèi)阻約為1 0 b 電流表a2 量程3a 內(nèi)阻約為0 1 c 電壓表v1 量程3v 內(nèi)阻3k d 電壓表v2 量程15v 內(nèi)阻15k e 滑動(dòng)變阻器r1 阻值0 10 額定電流2a f 滑動(dòng)變阻器r2 阻值0 2k 額定電流0 5a g 穩(wěn)壓直流電源e 6v 開(kāi)關(guān)和帶夾子的導(dǎo)線若干以及長(zhǎng)約14cm的繪圖2b鉛筆芯 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 1 為了完成實(shí)驗(yàn)電流表應(yīng)該選擇 電壓表應(yīng)該選擇 滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇 填元件前字母 2 下列選項(xiàng)中的實(shí)驗(yàn)電路圖合理的是 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 解題思路 1 根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)可知 測(cè)得的電路中的最大電流為0 48a 故電流表選用a 測(cè)得的電壓最大值為2v 故電壓表選c 因?yàn)殡妷阂獜牧汩_(kāi)始調(diào)節(jié) 故滑動(dòng)變阻器選用分壓法 用小的滑動(dòng)變阻器就可方便調(diào)節(jié) 因此滑動(dòng)變阻器選e 2 因?yàn)殂U筆芯的電阻較小 為減小測(cè)量誤差 用電流表外接法 故電路圖選b 參考答案 1 ace 2 b 名師點(diǎn)睛 根據(jù)電路要求和電路計(jì)算 選擇出電源 滑動(dòng)變阻器 電流表 電壓表以及合理的量程 待測(cè)電阻的額定電流 額定電壓 估算值 是選擇合適量程的電流表和電壓表的重要依據(jù) 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 2015 廣東東莞東華中學(xué)模擬 為研究小燈泡的伏安曲線的特性 選用小燈泡額定值為 3 0v 1 2w 實(shí)驗(yàn)儀器有 安培表 伏特表 開(kāi)關(guān) 滑動(dòng)變阻器 坐標(biāo)紙 導(dǎo)線 1 為使小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始 能在較大的范圍調(diào)節(jié) 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用怎樣連接 畫出相關(guān)的電路圖 答案 分壓接法 如圖所示 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 2 請(qǐng)根據(jù)你畫的電路圖 把圖中的實(shí)驗(yàn)器材連成符合要求的實(shí)驗(yàn)電路 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 答案 如圖所示 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 3 為使讀數(shù)誤差盡可能小 電壓表的量程應(yīng)選用3v擋 電流表的量程應(yīng)選用0 6a擋 為保證實(shí)驗(yàn)安全 測(cè)量范圍不能超過(guò)3v和0 4a 開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)閉合s前 應(yīng)把p移到d端 解析 1 電壓與電流從零開(kāi)始變化 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法 小燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻 所以電流表應(yīng)采用外接法 實(shí)驗(yàn)原理圖如答案中圖所示 2 根據(jù)電路圖 把圖中的實(shí)驗(yàn)器材連成符合要求的實(shí)驗(yàn)電路 3 選用小燈泡額定值為 3 0v 1 2w 額定電壓u 3v 所以電壓表的量程應(yīng)選用3v擋 額定電流i 0 4a 所以電流表的量程應(yīng)選用0 6a擋 為保證實(shí)驗(yàn)安全 測(cè)量范圍不能超過(guò)3v和0 4a 開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)閉合s前 為保護(hù)電路應(yīng)把p移到d端 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例2物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡 其額定功率為0 75w 額定電壓值已模糊不清 他們想測(cè)定其額定電壓值 于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2 然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓 1 22v 他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確 于是 再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路 測(cè)量通過(guò)燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)繪制燈泡的u i圖線 進(jìn)而分析燈泡的額定電壓 a 電壓表v 量程3v 內(nèi)阻約3k b 電流表a1 量程150ma 內(nèi)阻約2 c 電流表a2 量程500ma 內(nèi)阻約0 6 d 滑動(dòng)變阻器r1 0 20 e 滑動(dòng)變阻器r2 0 100 f 電源e 電動(dòng)勢(shì)4 0v 內(nèi)阻不計(jì) g 開(kāi)關(guān)s和導(dǎo)線若干h 待測(cè)燈泡l 額定功率0 75w 額定電壓未知 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 1 畫出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖 指出上述器材中 電流表應(yīng)選 填 a1 或 a2 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 填 r1 或 r2 2 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 該同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加 當(dāng)電壓達(dá)到1 23v時(shí) 發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗 當(dāng)達(dá)到2 70v時(shí) 發(fā)現(xiàn)燈泡已過(guò)亮 便立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 并將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中 請(qǐng)你根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中作出燈泡的u i圖線 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 3 由圖象得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為v 這一結(jié)果大于1 22v 其原因是 解題思路 1 因?yàn)闊襞輧啥说碾妷阂獜牧汩_(kāi)始調(diào)節(jié) 故滑動(dòng)變阻器必須采用分壓法 因?yàn)闊襞蓦娮栎^小 故用電流表外接法 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可知燈泡兩端的電流達(dá)到310ma 因此電流表選用a2 分壓法為調(diào)節(jié)方便選用最大阻值小的滑動(dòng)變阻器 因此選用r1 2 先將測(cè)量數(shù)據(jù)描在u i坐標(biāo)系中 然后用平滑的曲線將各點(diǎn)連接 3 根據(jù)描得的圖線可知當(dāng)燈泡兩端的電壓為2 5v時(shí) 燈泡的額定電流為0 3a 此時(shí)燈泡的額定功率為0 75w 燈泡的電阻隨溫度的升高而增大 當(dāng)燈泡兩端的電壓增大時(shí) 燈絲的溫度也升高 故燈泡正常工作時(shí)的電阻大于常溫下的電阻 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 參考答案 1 電路原理圖如圖甲所示a2r1 2 如圖乙所示 3 2 5 2 4 2 6均可 燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻 或燈泡電阻隨溫度升高而變大 名師點(diǎn)睛 在描點(diǎn)時(shí) 一是不要忘了 0 0 這個(gè)點(diǎn) 二是連線時(shí)用平滑的曲線連接 使盡量多的點(diǎn)落在曲線上 不在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè) 較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去 三是理解曲線斜率的意義 如果是u i圖線斜率表示電阻 如果是i u圖線斜率表示電阻的倒數(shù) 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 2015 浙江寧波鎮(zhèn)海中學(xué)模擬 led發(fā)光二極管 如圖甲 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用 下表為某發(fā)光二極管的正向電壓u與正向電流i關(guān)系的數(shù)據(jù) 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 1 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 在圖乙中畫出電壓在2 50v 3 00v范圍內(nèi)二極管的i u圖線 答案 如圖所示 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 2 分析二極管的i u圖線可知二極管的電阻隨u變大而變小 填 變大 變小 或 不變 在電壓2 50v 3 00v范圍內(nèi)電阻最小約為970 20 保留三位有效數(shù)字 3 某同學(xué)用伏安法測(cè)電阻的電路驗(yàn)證該二極管的伏安特性曲線 要求二極管的正向電壓從0開(kāi)始變化 并使測(cè)量誤差盡量減小 圖丙是實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖 電壓表量程為3v 內(nèi)阻約為3k 電流表量程為5ma 內(nèi)阻約為10 圖丙中已連接了部分導(dǎo)線 請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整 答案 如圖所示 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 解析 1 先描點(diǎn) 然后將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接 2 i u圖象的斜率表示電阻的倒數(shù) 隨u變大 斜率變大 表示電阻變小 因此當(dāng)電壓u 3v時(shí) 電阻最小 大約為970 20 3 要描繪伏安特性曲線 需要將二極管兩端的電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié) 故用分壓法 因?yàn)殡娮璞容^大 為減小測(cè)量誤差用電流表內(nèi)接法 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 同類實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新典例3硅光電池在無(wú)光照時(shí)不產(chǎn)生電能 可視為一電子元件 某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路 給硅光電池加反向電壓 硅光電池負(fù)極接高電勢(shì)點(diǎn) 正極接低電勢(shì)點(diǎn) 探究其在無(wú)光照時(shí)的反向伏安特性 圖中電壓表v1量程選用3v 內(nèi)阻為6 0k 電壓表v2量程選用15v 內(nèi)阻約為30k r0為保護(hù)電阻 直流電源電動(dòng)勢(shì)e約為12v 內(nèi)阻不計(jì) 1 根據(jù)圖甲 用筆畫線代替導(dǎo)線 將圖乙連接成完整電路 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 2 用遮光罩罩住硅光電池 閉合開(kāi)關(guān)s 調(diào)節(jié)變阻器r 讀出電壓表v1 v2的示數(shù)u1 u2 某次測(cè)量時(shí) 電壓表v1示數(shù)如圖丙 則u1 v 可算出通過(guò)硅光電池的反向電流大小為ma 保留兩位小數(shù) 該小組測(cè)出大量數(shù)據(jù) 篩選出下表所示的9組u1 u2數(shù)據(jù) 算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓ux和通過(guò)的反向電流ix 表中 表示反向 并在坐標(biāo)紙上建立ix ux坐標(biāo)系 標(biāo)出了與表中前5組ux ix數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) 請(qǐng)你標(biāo)出余下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) 并繪出ix ux圖線 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 由ix ux圖線可知 硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí) ix與ux成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 參考答案 1 如圖所示 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 2 1 400 23 如圖所示 非線性 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 名師點(diǎn)睛 1 根據(jù)圖象分析 若圖線是直線 則ix與ux呈線性關(guān)系 若圖線是曲線 則ix與ux成非線性關(guān)系 2 本實(shí)驗(yàn)還可以從以下三個(gè)方面改進(jìn)和創(chuàng)新 描繪二極管的伏安特性曲線 描繪太陽(yáng)能電池在沒(méi)有光照時(shí)的伏安特性曲線 測(cè)定小燈泡在不同電壓下的電功率 描繪小燈泡電功率與兩端電壓的平方的曲線 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 2015 聊城二模 熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器 ptc 和負(fù)溫度系數(shù)電阻器 ntc 正溫度系數(shù)電阻器 ptc 在溫度升高時(shí)電阻值越小 負(fù)溫度系數(shù)電阻器 ntc 在溫度升高時(shí)電阻值越大 某實(shí)驗(yàn)小組欲探究通過(guò)熱敏電阻r1 常溫下阻值約為10 0 的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn) 現(xiàn)提供下列器材 a 電流表a1 量程100ma 內(nèi)阻約1 b 電流表a2 量程0 6a 內(nèi)阻約0 3 c 電壓表v1 量程3 0v 內(nèi)阻約3k d 電壓表v2 量程15 0v 內(nèi)阻約10k e 滑動(dòng)變阻器r 最大阻值為10 f 電源e 電動(dòng)熱15v 內(nèi)阻忽略 g 開(kāi)關(guān) 導(dǎo)線若干 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 1 該小組測(cè)出熱敏電阻r1的u i圖線如甲圖曲線 所示 該熱敏電阻是ntc熱敏電阻 填 ptc 或 ntc 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 2 請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材 電流表應(yīng)選b 電壓表應(yīng)選d 填寫器材前面的字母 3 該小組又通過(guò)查閱資料得出了熱敏電阻r2的u i圖線如曲線 所示 然后將熱敏電阻r1 r2分別與某電池組連成如圖乙所示電路 測(cè)得通過(guò)r1和r2的電流分別為0 30a和0 60a 則該電池組的電動(dòng)勢(shì)為10 0v 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 1 2015 長(zhǎng)春質(zhì)檢 在探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)中 所用器材有 小燈泡l 量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅韆和電壓表v 直流電源e 滑動(dòng)變阻器r 開(kāi)關(guān)s等 要求小燈泡兩端電壓從零開(kāi)始變化 1 實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法 填 分壓 或 限流 2 某同學(xué)已連接如圖所示的電路 在連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正極之前 請(qǐng)指出其中僅有的兩個(gè)不當(dāng)之處 并說(shuō)明如何改正 開(kāi)關(guān)s閉合 應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài) 滑動(dòng)變阻器滑片位置不當(dāng) 應(yīng)將其置于b端 解析 1 因?yàn)樾襞輧啥说碾妷阂獜牧汩_(kāi)始變化 故滑動(dòng)變阻器只能采用分壓接法 2 在電路接好并檢查是否