2021高考物理一輪復習第八章恒定電流實驗十描繪小電珠的伏安特性曲線學案新人教版

1、實驗十描繪小電珠的伏安特性曲線zhi shi shu li zi ce gong gu,知識梳理自測鞏固 一、實驗目的1掌握滑動變阻器的使用方法及連接方法。2掌握伏安特性曲線的描繪方法。3理解小電珠的伏安特性曲線為什么不是一條直線。二、實驗原理根據(jù)歐姆定律，在純電阻電路中，當電阻的阻值恒定時，電阻兩端的電壓和通過電阻的電流成線性關系，ui圖象是一條直線；如果電阻的阻值是變化的，ui圖象不再是一條直線。本實驗用伏安法測出小燈泡兩端電壓及電流，描繪出小燈泡的ui圖象。實驗電路如圖所示。對一只燈泡來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲的電阻值可以相差幾倍到幾十倍，所以，它的伏安特性曲線是一條曲線。三、實驗

2、步驟1按如圖所示的電路原理圖連接電路，在閉合開關前變阻器的滑片靠近圖中所示的a端。2閉合開關，移動滑片p，讀出十幾組u、i值，并記錄在表格中。3建立ui坐標系，將所得幾組u、i值在坐標上描出所對應的點。4用平滑的曲線將各點連接起來，即為ui圖象。四、數(shù)據(jù)處理實驗中，在調節(jié)滑動變阻器的滑片位置改變燈泡兩端電壓時，盡量使燈泡的電壓變換有規(guī)律，再對應地讀電流值，然后再根據(jù)所取的電壓、電流的最大值，選取適當?shù)臋M、縱坐標分度，描點畫圖，這樣可以使所取的點在坐標平面內分布的盡量大而且分布疏密程度均勻一些。五、實驗器材選取1原則：安全；精確；操作方便。2具體要求(1)電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大

3、電流。干電池中電流一般不允許超過0.6 a。(2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流。(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。(4)滑動變阻器，分壓式接法要選用小阻值滑動變阻器。六、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。3在坐標紙上描點、作圖帶來操作誤差。七、注意事項1本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。2本實驗要作出ui圖線，要求測出一組包括零在內的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。3為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于電路圖中的a端。4i

4、u圖象在u01.0 v左右將發(fā)生明顯彎曲，故在u1.0v左右繪點要密，以防出現(xiàn)很大誤差。5電流表選擇0.6 a量程，電壓表量程選擇視小燈泡的額定電壓而定。6當小燈泡電壓快接近額定電壓值時，要緩慢地增加到額定電壓值，記錄i后馬上斷開開關。7誤差較大的點要舍去，iu圖象應是平滑曲線而非折線。8建立坐標系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標軸選取的標度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙。he xin kao dian zhong dian tu po,核心考點重點突破 考點一 教材原型實驗例1 (2019福建龍巖期末)為了描繪一個“12 v6 w”的小燈泡的伏安特性曲線，現(xiàn)提供以下器

5、材進行實驗。直流電源e：電動勢15 v，內阻不計；電流表a：量程分別為00.6 a和03 a，內阻分別約為0.50 和0.1 ；電壓表v：量程03 v，內阻為3 k；定值電阻r0：阻值為12 k；滑動變阻器r：最大阻值20 ，允許通過的最大電流1 a；開關一個；導線若干。(1)由于電壓表的量程偏小，要用所給電壓表v和定值電阻r0改裝成一個較大量程的電壓表v，改裝后的電壓表量程為 015_v；(2)在方框里畫出符合本實驗要求的電路圖；答案(3)根據(jù)測得的電壓表v的示數(shù)和電流表a的示數(shù)，描出iu曲線如圖甲所示。某次測量時，電流表指針位置如圖乙所示，則電流表讀數(shù)為 0.40 a，此時小燈泡的電阻為

6、18.75 。解析本題考查描繪小燈泡伏安特性曲線的電路圖畫法、小燈泡電阻的計算。(1)電壓表內阻為3 k，定值電阻阻值為12 k，可知改裝后電壓表最大測量值為u(rvr0)15 v，即改裝后的電壓表量程為015 v。(2)描繪小燈泡的伏安特性曲線，需要電壓從零開始測量，滑動變阻器應采用分壓式接法；由于小燈泡的電阻與電流表內阻相差較小，電流表采用外接法，如圖所示。(3)小燈泡的額定電流i，故電流表選用00.6 a量程，由題圖乙知，電流表的示數(shù)為0.40 a；由題圖甲知，當電流i0.40 a時，電壓表的示數(shù)為uv1.50 v，由串聯(lián)電路電壓與電阻成正比知，燈泡兩端的電壓uuv7.50 v，由歐姆定

7、律得，r 18.75 。類題演練1(2019江蘇蘇北三市期末)某同學用圖甲所示電路來測繪小燈泡的伏安特性曲線，器材如下：a小燈泡(額定電壓2.5 v，額定電流0.25 a)b電流表(00.6 a)c電壓表(03 v)d滑動變阻器r1(010 )e滑動變阻器r2(01 000 )f干電池(電動勢為1.5 v)兩節(jié)g開關，導線若干(1)滑動變阻器應選d(填器材前的字母代號)。(2)實驗中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出小燈泡的ui圖象，由圖象可知小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大(填“增大”“減小”或“不變”)。u/v0.200.400.601.001.401.802.002.20i/a

8、0.040.080.110.150.180.200.210.22答案(3)某同學用一節(jié)干電池與阻值為5 的電阻r、小燈泡及電壓表連接成圖丙所示電路，測得電壓表讀數(shù)為0.8 v，結合乙圖中圖象求得小燈泡實際消耗的功率為 0.10 w，干電池內阻為 0.38 。(結果均保留兩位有效數(shù)字)解析本題考查測繪小燈泡伏安特性曲線實驗的儀器選擇、實驗結論和小燈泡實際消耗的電功率。(1)滑動變阻器采用分壓式接法，為方便調節(jié)，應選最大阻值較小的，故選d。(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖乙中描點連線，用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示，由圖知，小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。(3)由(2)問知，小燈泡兩端電壓為0.

9、8 v時，通過小燈泡的電流為0.13 a，小燈泡實際消耗的功率pui0.80.13 w0.10 w；由閉合電路歐姆定律得，干電池的內阻rr5 0.38 ?？键c二 實驗拓展創(chuàng)新在本實驗電路的基礎上，進行改進與拓展，常見的命題角度有：(1)改變實驗電路：如在電表內阻已知的情況下，利用定值電阻改裝電表量程。(2)改變實驗目的：如可以研究電阻的電功率。(3)改變被測元件：可以探究其他元件的伏安特性。例2 (2019山東濰坊期末)一探究小組要描繪一個標有“5 v2.5 w”小馬達(電動機，線圈電阻恒定)的伏安特性曲線，馬達兩端的電壓需要從零逐漸增加到5 v?，F(xiàn)有下列器材：a電源(電動勢6 v)b電壓表(

10、量程06 v)c電流表a1(量程03 a)d電流表a2(量程00.6 a)e滑動變阻器r1(最大阻值10 )f滑動變阻器r2(最大阻值200 )g開關和導線若干(1)實驗中電流表應選d(填“c”或“d”)，滑動變阻器應選e(填“e”或“f”)。(2)請在圖甲方框中畫出完整的實驗電路圖。答案(3)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表示數(shù)大于0.5 v時馬達才開始轉動，該小組用所測數(shù)據(jù)描繪的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖象可得馬達線圈的電阻為 1.25 ，馬達正常工作時的機械功率為 2.19 w。(結果保留三位有效數(shù)字)解析本題考查探究小馬達的伏安特性曲線。(1)小馬達的額定電流ia0.5 a，

11、故電流表應選用d；實驗要求小馬達的電壓從零逐漸增大到5 v，故滑動變阻器應采用分壓式接法，為方便調節(jié)，滑動變阻器應選最大阻值小的，故選e。(2)由圖乙知，小馬達的電阻r 1.25 ，由分析知小馬達的電阻與電流表的內阻相差較小，電流表采用外接法，電路圖如圖所示。(3)馬達正常工作時的電流i0.5 a，則機械功率p機pi2r2.50.521.25 w2.19 w。類題演練2(2019山東濟南期末)圖甲為某磁敏電阻在室溫下的電阻磁感應強度特性曲線，其中rb表示有磁場時磁敏電阻的阻值，r0表示無磁場時磁敏電阻的阻值。為測量某磁場的磁感應強度b，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值。(1)某同學首先測量待

12、測磁場中磁敏電阻的阻值，利用下面提供的器材，請將圖乙中的導線補充完整。提供的器材如下：a磁敏電阻，無磁場時阻值r0140 b滑動變阻器r，最大電阻值約20 c電流表a，量程02.5 ma，內阻ra100 d電壓表v，量程03 v，內阻約3 ke直流電源e，電動勢3 v，內阻不計f開關s，導線若干答案(2)正確接線后。測量數(shù)據(jù)如下表，請利用表格數(shù)據(jù)在圖丙中描點作圖。123456u/v0.000.450.911.501.792.71i/ma0.000.300.601.001.201.80答案(3)根據(jù)ui圖象盡可能準確地求出磁敏電阻的阻值rb1.5103 ， 結合圖甲可知待測磁場的磁感應強度b1.

13、2 t。(結果均保留兩位有效數(shù)字)解析本題考查探究磁敏電阻在室溫下的電阻磁感應強度特性曲線。(1)采用伏安法測量電阻，由于待測電阻較大，且電流表內阻已知，則可知采用電流表內接法，滑動變阻器采用分壓式接法，連接實物圖如圖甲所示：甲(2)根據(jù)數(shù)據(jù)作出的ui圖象如圖乙所示。乙(3)由ui圖象可知，磁敏電阻的阻值rbra100 1.4103 ；10，由題圖甲可知待測磁場的磁感應強度b為1.2 t。2 nian gao kao mo ni xun lian,2年高考模擬訓練 1(2019全國卷，23)某小組利用圖(a)所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓u與溫度t的關系，圖中和為理想電壓表

14、；r為滑動變阻器，r0為定值電阻(阻值100 )；s為開關，e為電源。實驗中二極管置于控溫爐內，控溫爐內的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出。圖(b)是該小組在恒定電流為50.0 a時得到的某硅二極管ut關系曲線。回答下列問題：圖(a) 圖(b)(1)實驗中，為保證流過二極管的電流為50.0 a，應調節(jié)滑動變阻器r，使電壓表的示數(shù)為u15.00 mv；根據(jù)圖(b)可知，當控溫爐內的溫度t升高時，硅二極管正向電阻變小(填“變大”或“變小”)，電壓表示數(shù)增大(填“增大”或“減小”)，此時應將r的滑片向b(填“a”或“b”)端移動，以使示數(shù)仍為u1。(2)由圖(b)可以看出u與t成線性關系。硅二極管可

15、以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為2.8103 v/(保留2位有效數(shù)字)。解析(1)、是理想電壓表，則r0與硅二極管串聯(lián)，電流相等，r0兩端電壓u1ir050.0106100 v5.00103 v5.00 mv。由ut圖象知：控溫爐內溫度升高，u2變小，又i50.0 a不變，故硅二極管正向電阻變小；當控溫爐內溫度升高時，硅二極管電阻變小，反過來影響電路中電流，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大，示數(shù)增大；要保持示數(shù)不變，需增大滑動變阻器的阻值，即滑片向b端移動。(2)由ut圖象的斜率可知： v/2.8103 v/。2(2020遼寧沈陽郊聯(lián)體模擬)太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化

16、為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的伏安特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源e，電流表a，電壓表v，滑動變阻器r，開關s及導線若干。(1)為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖a(填“a”或“b”)。(2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖乙所示的iu圖象。由圖可知，當電壓小于2.00 v時，太陽能電池板的電阻很大(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.80 v時，太陽能電池板的電阻為1.00 k。(3)當有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時的電動勢為2.80 v。若把它與阻值為1 k的電阻連接構成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是 64.3(0.2)%。(結果保留三位有效數(shù)字)解析本題考查太陽能電池板的伏安特性曲線。(1)測繪伏安特性曲線，電壓和電流需從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，應選題圖