高考物理總復習 第4講 實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線課件 新人教版選修31.ppt

四 滑動變阻器的限流接法和分壓接法1 兩種接法比較 2 兩種接法的選擇 若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求 即若滑變動阻器阻值調到最大時 待測電阻上的電流 或電壓 仍超過電流表 或電壓表 的量程 或超過待測電阻的額定電流 或電壓 則必須選用分壓式接法 若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時 待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時 應改用分壓電路 若實驗中要求電壓從零開始調節(jié) 則必須采用分壓式電路 兩種電路均可使用的情況下 應優(yōu)先采用限流式接法 因為限流式接法電路簡單 耗能低 五 實驗步驟1 確定電流表 電壓表的量程 采用電流表外接法 滑動變阻器采用分壓式接法 按下圖中的原理圖連接好實驗電路 2 把滑動變阻器的滑片調節(jié)到圖中最左端 接線經(jīng)檢查無誤后 閉合開關s 3 移動滑動變阻器滑片位置 測出12組左中不同的電壓值u和電流值i 并將測量數(shù)據(jù)填入表格中 斷開開關s 六 數(shù)據(jù)處理1 在坐標紙上以u為橫軸 以i為縱軸 建立坐標系 2 在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點 坐標系縱軸和橫軸的標度要適中 以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜 3 將描出的點用平滑的曲線連接起來 就得到小電珠的伏安特性曲線 七 誤差分析1 由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內阻對電路的影響會帶來誤差 2 電流表 電壓表的讀數(shù)帶來誤差 要嚴格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3 在坐標紙上描點 作圖帶來操作誤差 八 注意事項1 電路的連接方式 1 電流表應采用外接法 因為小電珠 3 8v 0 3a 的電阻很小 與0 0 6a的電流表串聯(lián)時 電流表的分壓影響很大 2 滑動變阻器應采用分壓式連接 目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化 2 閉合開關s前 滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為零的一端 使開關閉合時小電珠的電壓從零開始變化 同時也是為了防止開關剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲 3 i u圖線在u0 1 0v左右將發(fā)生明顯彎曲 故在u 1 0v左右繪點要密 以防出現(xiàn)較大誤差 4 電流表選擇0 6a量程 電壓表量程的選擇視小電珠的額定電壓而定 即使用的若是 3 8v 0 3a 的小電珠 選用電壓表的15v量程 若使用 2 5v 0 6a 的小電珠 則選用電壓表的3v量程 5 當小電珠的電壓接近額定值時要緩慢增加 到額定值記錄i后馬上斷開開頭 6 誤差較大的點要舍去 i u圖線應是平滑曲線而非折線 1 完成下列實驗步驟 閉合開關前 調節(jié)滑動變阻器的滑片 閉合開關后 逐漸移動變阻器的滑片 斷開開關 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線 2 請畫出與實物電路相應的電路圖 嘗試解答 1 本實驗中滑動變阻器是分壓連接 分壓連線要求電壓從0開始變化 所以初始應使電壓表示數(shù)為0 所以先將滑片置于左端 為能在零到額定電壓間多次取值 故使電壓表的示數(shù)在0 2 5v內變化 取10組電壓電流值并記錄在表格中 2 由實物圖可知 電路連接為滑動變阻器分壓連接 電流表外接 答案 1 使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓 記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù) 直至電壓達到額定電壓 2 如圖所示 高中電學實驗對于電路的設計主要分兩大塊 1 測量電路的設計 2 供電電路的設計 1 繪出電壓表讀數(shù)u隨op間距離x的變化圖線 2 求出金屬絲的電阻率 并進行比較 嘗試解答 1 建立u x坐標系 進行描點 連線 得到圖線如圖所示 對應學生用書p148 實驗電路設計的思路與方法電路設計也是高考實驗題中?？碱}型之一 首先應明確題目的要求 看清題目要求測定什么物理量 驗證 探究什么物理規(guī)律 或要求設計達到何種標準的電路等 其設計原則是 安全 方便 經(jīng)濟 任何實驗電路都由測量電路和控制電路構成 測量電路又由電表和被測元件構成 而控制電路由變阻器 開關 電源構成 2 乙同學又設計了如圖3所示的電路來進行測量 電壓表指針指在最大刻度時 加在l上的電壓值是 v 3 學習小組認為要想更準確地描繪出l完整的伏安特性曲線 需要重新設計電路 請你在乙同學的基礎上利用所供器材 在圖4所示的虛線框內補畫出實驗電路圖 并在圖上標明所選器材代號 嘗試解答 1 由題圖知電壓表讀數(shù)為2 30v 通過l的電流為0 46a 由歐姆定律計算得小燈泡l的電阻為5 2 標準電阻r2 3k 是電壓表內阻的三分之一 電壓表兩端電壓為3v即滿偏 故標準電阻r2兩端電壓為1v 即小燈泡l兩端電壓為4v 3 考慮到電流表a1量程太大 遠遠大于小燈泡的額定電流值 故選擇更小量程的電流表a2較好 由于a2表量程小于燈泡的額定電流 故需要將電流表a2進行擴容 故將標準電阻r1與電流表a2并聯(lián)進行分流擴容 由于電流表和電壓表內阻均已知 故擴容后的電流表采用內接法還是外接法均可 答案 1 5 2 4 3 本題以描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗為情境 考查電流表和電壓表的改裝 電流表的內外接法 滑動變阻器的分壓式與限流式接法 電表讀數(shù) 電路設計 誤差分析等知識 這些基本方法都是電學實驗的基礎 而電學實驗題的答卷中往往暴露出考生對這些基本實驗能力存在嚴重的欠缺 因此平時在復習過程中要重視基本實驗規(guī)律的掌握和實驗設計有力的培養(yǎng) 務必透徹理解電表的改裝的原理與計算方法 滑動變阻器的分壓式接法與限流式接法的區(qū)別 電流表內 外接法的區(qū)別及誤差分析 掌握好電表的讀數(shù)方法 對應學生用書p149 1 2011 重慶 在測量小燈泡伏安特性實驗中 同學們連接的電路中有四個錯誤電路 如下圖所示 電源內阻不計 導線連接良好 若將滑動變阻器的觸頭置于左端 閉合s 在向右端滑動觸頭過程中 會分別出現(xiàn)如下四種現(xiàn)象 a 燈l不亮 電流表示數(shù)幾乎為零b 燈l亮度增加 電流表示數(shù)增大c 燈l開始不亮 后來忽然發(fā)光 電流表從示數(shù)不為零到線圈燒斷d 燈l不亮 電流表從示數(shù)增大到線圈燒斷與上述a b c d四種現(xiàn)象對應的電路序號為 a b c d 解析 圖 中現(xiàn)象是總電阻減小 電流表示數(shù)增大 和燈泡并聯(lián)的電阻增大 使得燈泡分得的電壓增大 所以燈泡變亮應為b 圖 中電流表 電壓表和燈泡并聯(lián) 開始時燈泡不亮 當滑頭滑到一定位置時燈泡開始發(fā)光 電流表因電流增加得過大而燒壞 應為c 圖 中由于電壓表內阻太大 電燈不亮 電流表示數(shù)幾乎為零 應為a 圖 中電燈l不亮 在滑片滑動過程中 電流表因電流增加得過大而燒壞 應為d 答案 a 2 2012 河南許昌 額定電壓均為220v的白熾燈l1和l2的u i特性曲線如下圖甲所示 現(xiàn)將和l2完全相同的l3與l1和l2一起按如圖乙所示電路接入220v電路中 則下列說法正確的是 a l2的額定功率為99wb l2的實際功率為17wc l3的實際功率比l3的實際功率小17wd l2的實際功率比l3的實際功率小82w 解析 由l2的伏安特性曲線可得 在額定電壓220v時的電流為0 45a 則l2的額定功率為p額 u額i額 99w 所以選項a正確 圖示電路為l1和l2串聯(lián)再與l3并聯(lián) 所以l1和l2串聯(lián)后兩端的總電壓為220v 那么流過l1和l2的電流及兩燈的電壓滿足i1 i2 u1 u2 220v 由l1和l2的u i圖線可知 i1 i2 0 25a u1 152v u2 68v 故燈l2的實際功率p2 i2u2 17w 故選項b正確 由于l3兩端的電壓為220v 故p3 p額 99w 則p3 p2 82w 故選項c錯 d對 正確選項為a b d 答案 abd 3 2012 武漢聯(lián)考 在做 描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗時 所用器材有 電動勢為6v的電源 額定電壓為2 5v的小燈泡 以及符合實驗要求的滑動變阻器 電表 開頭和導線 要求能測出盡可能多組數(shù)據(jù) 如下圖是沒有連接完整的實物電路 已連接好的導線有a b c d e f六根 1 請你用筆畫線代替導線 將實物電路連接完整 2 連好電路 閉合開關 移動變阻器滑片p 發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮 但電壓表有示數(shù) 電流表幾乎不偏轉 則故障的原因可能是 3 排除故障后閉合開關 移動滑片p到某處 電壓表的示數(shù)為2 2v 要測量小燈泡的額定功率 應將滑片p向 端滑動 填 左 右 4 通過移動滑片p 分別記下了多組對應的電壓表和電流表的讀數(shù) 并繪制成了如右圖所示的u i圖象 根據(jù)u i圖象提供的信息 可計算出小燈泡的額定功率約為 w 5 圖線是曲線而不是過原點的直線 原因是 解析 1 為方便電路調節(jié) 滑動變阻器應分壓式接法 2 小燈泡始終不亮 電流表幾乎不偏轉的故障現(xiàn)象表明小燈泡上沒有電流流過 但電壓表有示數(shù) 一定是c段導線斷路或燈泡損壞 3 滑片p向右移動時 小燈泡上獲得的電壓升高 電壓有可能從2 0v升高到額定電壓2 5v 4 從u i圖象上觀察 額定電壓是2 5v時 電流約為0 2a 額定功率約為0 5w 5 小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大 圖線是曲線而不是直線 答案 1 連線如下圖所示 2 c段導線斷路或燈泡損壞 3 右 4 0 5 5 小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大 4 2012 海淀模擬 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實驗中 可供選擇的實驗儀器如下 1 在上述器材中 滑動變阻器應選 電流表應選 2 在圖中用筆畫線代替導線 把實驗儀器連接成完整的實驗電路 3 利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在i u坐標系中 描繪出了如右圖所示的小電珠的伏安特性曲線 根據(jù)此圖給出的信息 可以判斷出圖中正確的是 圖中p為小燈泡功率 5 發(fā)光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件 它的電路符號如右圖所示 正常使用時 帶 的一端接高電勢 帶 的一端接低電勢 某同學用實驗方法探究二極管的伏安特性 現(xiàn)測得它兩端的電壓u和通過它的電流i的數(shù)據(jù)如下表所示 1 在虛線框內畫出實驗電路圖 除電源 開關 滑動變阻器外 實驗用電壓表v 內阻rv約為10k 電流表ma 內阻ra約為100 2 在下圖中的小方格紙上用描點法畫出二極管的伏安特性曲線 3 根據(jù) 2 中畫出的二極管的伏安特性曲線 簡要說明發(fā)光二極管的電阻與其兩端電壓的關系 解析 1 同時測定二極管上的電流和電壓時 由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù) 可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的 變化的范圍大約在100 500 之間 故電流表的內阻對測量影響較大 利用電流表外接法誤差小 而測量數(shù)據(jù)從0開始 滑動變阻器采用分壓式接法 才能得到足夠多的數(shù)據(jù) 2 將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點 平滑連接各點可畫出u i圖線 3 發(fā)光二極管的電阻隨其兩端電壓的增大而呈現(xiàn)非線性減小 答案 1 實驗電路圖如圖所示 2 伏安特性曲線如圖所示 6 2012 洛陽四校聯(lián)考 如圖所示為某同學實驗得到的小燈泡燈絲電阻的u i關系曲線圖 1 在上框中畫出實驗電路圖 根據(jù)該電路圖可得到u i關系的完整曲線 可用的器材有 電壓傳感器 電流傳感器 滑線變阻器 變化范圍0 50 電動勢為6v的電源 不計內阻 小燈泡 電鍵 導線若干 2 如果將該小燈泡分別接入甲 乙兩個不同電路 如圖所示 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)干電池的電動勢為1 5v 內電阻為1 5 定值電阻r 18 則接入 選填 甲 或 乙 電路時 小燈泡較亮些 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替換為另一個完全相同的小燈泡 其他條件不變 則此時電源內部的發(fā)熱功率為 w 解析 由于要畫出u i關系的完整曲線 必須用分壓接法畫出實驗電路圖 分別在小燈泡燈絲電阻為u i關系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線 與小燈泡燈絲電阻為u i關系曲線交點