第七章+實(shí)驗(yàn)八+描繪小燈泡的伏安特性曲線(深度思考+考點(diǎn)突破+提能訓(xùn)練,13頁,含解析)

1、實(shí)驗(yàn)八描繪小燈泡的伏安特性曲線考綱解讀 1.掌握滑動(dòng)變阻器的使用方法及連接方式.2.掌握伏安特性曲線的描繪方法.3.理解小燈泡的伏安特性曲線為什么不是一條直線基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理(1)測多組小燈泡的U、I，并繪出IU圖象；(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)器材小燈泡“3.8 V,0.3 A”、電壓表“03 V15 V”、電流表“00.6 A3 A”、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆3實(shí)驗(yàn)步驟(1)畫出電路圖(如圖甲)(2)將小燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示電路(3)測量與記錄移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測出12組左

2、右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中(4)數(shù)據(jù)處理在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線4實(shí)驗(yàn)器材選取(1)原則：安全；精確；操作方便(2)具體要求電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流干電池中電流一般不允許超過0.6 A.用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實(shí)際最大電流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電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上從便于操作來考慮，限流式接法要選用與待測電阻相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用小阻值滑動(dòng)變阻器規(guī)律方法總結(jié)1

3、滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法比較兩種接法的電路圖負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍UE0UE負(fù)載R上電流的調(diào)節(jié)范圍I0I2兩種接法的適用條件(1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)(2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)3注意事項(xiàng)(1)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)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)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法：本實(shí)驗(yàn)要作出UI圖象，要求測出多組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓式接法(3)保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于最大

4、電阻處，加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓4誤差分析(1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實(shí)值(2)測量時(shí)讀數(shù)帶來誤差(3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差.考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和電路設(shè)計(jì)的考查例1(2012·四川理綜·22(2)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：小燈泡L，規(guī)格“4.0 V0.7 A”；電流表A1，量程3 A，內(nèi)阻約為0.1 ；電流表A2，量程0.6 A，內(nèi)阻r20.2 ；電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻rV9 k；標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1 ；標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻

5、值3 k；滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍010 ；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢6 V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1甲所示的電路來進(jìn)行測量，當(dāng)通過L的電流為0.46 A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)L的電阻為_.甲乙圖1乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路來進(jìn)行測量，電壓表指針指在最大刻度時(shí)，加在L上的電壓值是_ V.圖2圖3學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路請(qǐng)你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖3所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào)考點(diǎn)二對(duì)儀器選取、圖象描繪及數(shù)據(jù)處理的考查例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，其標(biāo)稱功率值為0.75

6、W，額定電壓值已模糊不清他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測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U V1.22 V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，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測量數(shù)據(jù)來繪燈泡的UI圖線，進(jìn)而分析燈泡的額定電壓A電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)B電流表A1(量程150 mA，內(nèi)阻約2 )C電流表A2(量程500 mA，內(nèi)阻約0.6 )D滑動(dòng)變阻器R1(020 )E滑動(dòng)變阻器R2(0100 )F電源E(電動(dòng)勢4.0 V，內(nèi)阻不計(jì))G開關(guān)S和導(dǎo)線若干H待測燈泡L(額定功率0.75 W，額定電壓未知)

7、(1)在下面所給的虛線框中畫出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇_(填“A1”或“A2”)；滑動(dòng)變阻器選擇_(填“R1”或“R2”)(2)在實(shí)驗(yàn)過程中，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1.23 V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當(dāng)達(dá)到2.70 V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡已過亮，便立即斷開開關(guān)，并將所測數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中.次數(shù)1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖4中作出燈泡的UI圖線圖4(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1.23 V，其原因是_39電學(xué)實(shí)驗(yàn)

8、電路設(shè)計(jì)的思路與方法 1首先應(yīng)明確題目的要求，看清題目要求測定什么物理量，驗(yàn)證、探究什么物理規(guī)律，或要求設(shè)計(jì)達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)的電路等其設(shè)計(jì)原則是：安全、方便、經(jīng)濟(jì)2在測量電路中，一般有電流表內(nèi)接和外接兩種方式，對(duì)于給定電表內(nèi)阻的情況，應(yīng)先比較R0與待測電阻Rx的關(guān)系，其中R0，若Rx>R0，則設(shè)計(jì)為內(nèi)接；若Rx<R0，則設(shè)計(jì)為外接；若電表量程不合適，往往還要用定值電阻對(duì)電表進(jìn)行改裝3在控制電路中，滑動(dòng)變阻器有分壓式、限流式兩種接法，若變阻器阻值較小，一般設(shè)計(jì)為分壓式；若變阻器阻值較大，一般設(shè)計(jì)為限流式，在二者都可行時(shí)，應(yīng)先考慮限流方式，但下面三種情形必須設(shè)計(jì)為分壓式接法：(1)數(shù)據(jù)要求

9、從0開始變化；(2)變阻器阻值太小，限流限不??；(3)調(diào)節(jié)變阻器時(shí)，不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù).1(2012·安徽理綜·21)圖6為“測繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V.圖6(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；斷開開關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線(2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖2(2011·福建理綜·19(2)某同學(xué)在探究規(guī)格為“6 V，3 W”的小電珠伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測量小電珠的

10、電阻，則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至_擋進(jìn)行測量(填選項(xiàng)前的字母)A直流電壓10 V B直流電流5 mAC歐姆×100 D歐姆×1(2)該同學(xué)采用圖7所示的電路進(jìn)行測量圖中R為滑動(dòng)變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測小電珠，為電壓表(量程6 V，電阻20 k)，為電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻 圖71 )，E為電源(電動(dòng)勢8 V，內(nèi)阻不計(jì))，S為開關(guān).在實(shí)驗(yàn)過程中，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填“左”或“右”).在實(shí)驗(yàn)過程中，已知各元件均無故障，但閉合開關(guān)S后，無論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因是_點(diǎn)至_點(diǎn)的導(dǎo)線沒有連接好

11、；(圖中的黑色小圓點(diǎn)表示接線點(diǎn)，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請(qǐng)?zhí)顚憟D7中的數(shù)字).該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖8所示，則小電珠的電阻值隨工作電壓的增大而_(填“不變”、“增大”或“減小”)3(2011·山東理綜·23(2)某同學(xué)利用圖9所示電路，探究了電源在不同負(fù)載下的輸出功率圖9所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D10上畫出UI圖象.U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55圖10根據(jù)所畫的UI圖象，可求得電流I0.20 A時(shí)電源的輸出功率為_ W(保留兩位有效數(shù)字)實(shí)驗(yàn)完成后，該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了反思，認(rèn)為

12、按圖9電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程中存在安全隱患，并對(duì)電路重新設(shè)計(jì)在圖11所示的電路中，你認(rèn)為既能測出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，又能消除安全隱患的是_(Rx阻值未知)圖114小亮同學(xué)為研究某電學(xué)元件(最大電壓不超過2.5 V，最大電流不超過0.55 A)的伏安特性曲線，在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表(量程是3 V，內(nèi)阻是6 k)B電壓表(量程是15 V，內(nèi)阻是30 k)C電流表(量程是0.6 A，內(nèi)阻是0.5 )D電流表(量程是3 A，內(nèi)阻是0.1 )F滑動(dòng)變阻器(阻值范圍05 )，額定電流為0.6 AG滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 )，額定電流為0.6 AH直流電源(電動(dòng)勢E3 V，內(nèi)阻不

13、計(jì))I開關(guān)、導(dǎo)線若干該同學(xué)設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示電學(xué)元件上的電流和電壓).I/A00.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表選_；電壓表選_；滑動(dòng)變阻器選_(以上均填寫器材代號(hào))(2)請(qǐng)?jiān)谙旅娴奶摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(3)在圖12中描出該電學(xué)元件的伏安特性曲線；圖12(4)據(jù)圖中描出的伏安特性曲線可知，該電學(xué)元件的電阻隨溫度而變化的情況為：_.5在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有

14、：電動(dòng)勢為6 V的電源、額定電壓為2.5 V的小燈泡、以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線要求能測出盡可能多組數(shù)據(jù)圖13是沒有連接完整的實(shí)物電路(已連接好的導(dǎo)線有a、b、c、d、e、f六根)圖13(1)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，在原圖中將實(shí)物電路連接完整；(2)連好電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)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(zhuǎn)，則故障的原因可能是_；(3)排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向_端滑動(dòng)(選填“左”或“右”)；(4)通過移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了如圖1

15、4所示的UI圖象根據(jù)UI圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是_ W；圖14(5)圖線是曲線而不是過原點(diǎn)的直線，原因是_.1答案54見解析圖解析電壓表的示數(shù)U2.30 V，所以燈泡L的電阻RL 5 .由題圖知電壓表V與R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓，當(dāng)電壓表V的示數(shù)為3 V時(shí)，R2兩端的電壓U2R2×3 000 V1 V，所以燈泡兩端的電壓UUVU2(31) V4 V.要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，則電壓表的量程應(yīng)變?yōu)?.0 V，電流表的量程應(yīng)變?yōu)?.7 A，因此將電壓表V與標(biāo)準(zhǔn)電阻R2串聯(lián)改裝成量程為4.0 V的電壓表，將電流表A2與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1并聯(lián)改裝成量程為0.6 A A

16、0.72 A的電流表故虛線框內(nèi)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示2解析(1)根據(jù)PI2R，估算燈泡的電流大約是600 mA，因此電流表應(yīng)選A2；本實(shí)驗(yàn)要描繪出燈泡的UI圖線，需要測量多組數(shù)據(jù)，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)接成分壓式，所以應(yīng)選阻值較小的R1；小燈泡電阻不大，電流表應(yīng)外接；(2)如圖所示(3)由PUI0.75 W，再結(jié)合圖象可知U額2.5 V；大于1.23 V的原因是由于燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻答案(1)電路原理圖如圖所示A2R1(2)見解析圖(3)2.5(2.42.6)燈泡冷態(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)3答案(1)A2V1R1(2)如圖所示(3)減小0.121答案(1)使它

17、靠近滑動(dòng)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(dá)到其額定電壓(2)見解析圖解析(1)滑動(dòng)變阻器為分壓式接法，故閉合開關(guān)前，小燈泡兩端的電壓為零，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使它靠近滑動(dòng)變阻器左端的接線柱閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，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(dá)到額定電壓(2)與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖如圖所示2答案(1)D(2).左.15(或51).增大解析(1)因小電珠正常發(fā)光時(shí)的電阻R 12 ，小電珠未接入電路的電阻要比正常發(fā)光時(shí)小得多(因溫度的影響)，故用多用電表測未接入電路的小電珠的電阻，應(yīng)選D.(2).在實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開關(guān)前，應(yīng)使用電器的電壓、電流為最小值，故應(yīng)使滑片P置于最左端.若1點(diǎn)到5點(diǎn)未接好，則電路成為滑動(dòng)變阻器的限流式電路.在IU圖象中的每一點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率逐漸減小，即電阻的倒數(shù)減小，所以電阻增大3答案如圖所示0.37bc解析選擇合適標(biāo)度后描點(diǎn)，連接成圖象時(shí)，應(yīng)舍棄第四組數(shù)據(jù)點(diǎn)在所畫的UI圖象上讀出與I0.2 A對(duì)應(yīng)的電壓U值，根據(jù)PIU求解題中“存在安全隱患”，意為缺乏保護(hù)措施a電路中Rx起不到保護(hù)作用，d中Rx起保護(hù)作用，但不能測出電源的輸出功率，b、c能滿足題目要求，選b、c.4答案(1)CAF(2)見解析圖(3)見解析圖(4