（新課標(biāo)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 第4講 實驗 描繪小電珠的伏安特性曲線

課標(biāo)版物理第4講實驗_描繪小電珠的伏安特性曲線[實驗?zāi)康腯1.描繪小電珠的伏安特性曲線。2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。[實驗原理]1.測多組小電珠的U、I的值,并繪出I-U圖像;2.由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系。[實驗器材]小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“0~3V~15V”、電流表“0~0.6A~3

A”、滑動變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。教材研讀整理ppt[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,按實驗原理圖連接好實驗電路。

2.將滑動變阻器的滑片移到使小電珠分得電壓為零的一端,接線經(jīng)檢查無

誤后,閉合開關(guān)S。3.移動滑動變阻器滑片到不同位置,測出12組左右不同的電壓值U和電流

值I,并將測量數(shù)據(jù)填入表格中,斷開開關(guān)S。整理ppt4.拆除電路,整理儀器。[數(shù)據(jù)處理]1.在坐標(biāo)紙上以U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)所對應(yīng)的點(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中,

以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標(biāo)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。[注意事項]1.電路的連接方式(1)電流表應(yīng)采用外接法: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。整理ppt(2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法: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(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端,

使開關(guān)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(guān)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.當(dāng)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

關(guān)。5.誤差較大的點舍去,I-U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線。整理ppt[誤差分析]1.由于電壓表、電流表不是理想電表,電表內(nèi)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(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差。整理ppt考點一器材的選取和實驗操作

典例1

[2013天津理綜,9(3)]要測繪一個標(biāo)有“3V

0.6W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V,并便于操作。已選

用的器材有:電池組(電動勢為4.5V,內(nèi)阻約1Ω);電流表(量程為0~250mA,內(nèi)阻約5Ω);電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻約3kΩ);電鍵一個、導(dǎo)線若干。①實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的

(填字母代號)。A.滑動變阻器(最大阻值20Ω,額定電流1A)考點突破整理pptB.滑動變阻器(最大阻值1750Ω,額定電流0.3A)②實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖

(填字母代號)。

③實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個小燈泡接到電

動勢為1.5V,內(nèi)阻為5Ω的電源兩端,小燈泡消耗的功率是

W。整理ppt

答案①A②B③0.1

解析①測繪小燈泡的伏安特性曲線,要求能較大范圍測量數(shù)據(jù),所以控制電路部分應(yīng)用分壓式接法,滑動變阻器應(yīng)用最大阻值小額定電流大的A。②燈泡的電阻R=

=15Ω,額定電流I=

=0.2A,由R=15Ω<

=

Ω,依據(jù)“大內(nèi)小外”的原則,可知電流表應(yīng)采用外接法,故選B。③在燈泡的I-U圖上作出電源的I-U圖線,交點即為這個電源給這個燈泡供

電時的電流和電壓,此時P燈=IU=0.1×1W=0.1W。

整理ppt1-1在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,除有一標(biāo)有“6V,1.5

W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外,還有:A.直流電源6V(內(nèi)阻不計)B.直流電流表0~3A(內(nèi)阻0.1Ω以下)C.直流電流表0~300mA(內(nèi)阻約為5Ω)D.直流電壓表0~10V(內(nèi)阻約為15kΩ)E.滑動變阻器(10Ω,2A)F.滑動變阻器(1kΩ,0.5A)實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量。(1)實驗中電流表應(yīng)選用

,滑動變阻器應(yīng)選用

(均用序號

表示)。整理ppt(2)在方框內(nèi)畫出實驗電路圖。(3)試將圖中所示器材連成實驗電路。整理ppt

答案

(1)CE

(2)實驗電路圖如圖所示

(3)實物圖連線如圖所示整理ppt

解析由I額=

A=250mA,故電流表應(yīng)選C。因要求電壓從零開始變化,滑動變阻器用分壓接法,應(yīng)選小阻值的E。整理ppt1-2某實驗小組的同學(xué)在學(xué)校實驗室中發(fā)現(xiàn)一電學(xué)元件,該電學(xué)元件上標(biāo)

有“最大電流不超過6mA,最大電壓不超過7V”,同學(xué)們想通過實驗描繪

出該電學(xué)元件的伏安特性曲線,他們設(shè)計的一部分電路如圖所示,圖中定值

電阻R=1kΩ,用于限流;電流表量程為10mA,內(nèi)阻約為5Ω;電壓表(未畫出)

量程為10V,內(nèi)阻約為10kΩ;電源電動勢E為12V,內(nèi)阻不計。

整理ppt(1)實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇:A.阻值0~200Ω,額定電流0.3AB.阻值0~20Ω,額定電流0.5A應(yīng)選擇的滑動變阻器是

(填“A”或“B”)。正確接線后,測得數(shù)據(jù)如下表:整理ppt(2)由以上數(shù)據(jù)分析可知,電壓表并聯(lián)在M與

之間(填“O”或

“P”)。(3)將電路圖在虛線框中補充完整。(4)從表中數(shù)據(jù)可知,該電學(xué)元件的電阻特點是:

。

答案

(1)B

(2)P

(3)如圖所示

整理ppt(4)當(dāng)元件兩端的電壓小于6V時,元件的電阻非常大,不導(dǎo)電;當(dāng)元件兩端的

電壓大于6V時,隨著電壓的升高元件的電阻變小

解析

(1)因要描繪該電學(xué)元件的伏安特性曲線,所以元件的電壓應(yīng)從0開始,則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,故應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器

B,這樣便于調(diào)節(jié)。(2)從表中數(shù)據(jù)看,由于被測元件的電阻大約為1kΩ,對照電壓表、電流表的

內(nèi)阻,應(yīng)用電流表內(nèi)接法,電壓表應(yīng)并聯(lián)在M與P之間。(3)圖見答案。(4)從表中數(shù)據(jù)可以看出:當(dāng)元件兩端的電壓小于6V時,元件的電阻非常大,

不導(dǎo)電;當(dāng)元件兩端的電壓大于6V時,隨著電壓的升高元件的電阻變小。整理ppt

典例2物理興趣小組的同學(xué)們從實驗室中找到一只小燈泡,其標(biāo)稱功率

值為0.75W,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

歐姆表直接測出該小燈泡的電阻約為2Ω,然后根據(jù)公式計算出該小燈泡

的額定電壓U=

=

V=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驗器材設(shè)計一個電路,測量通過小燈泡的電流

和它兩端的電壓并根據(jù)測量數(shù)據(jù)來繪制小燈泡的U-I圖線,進而分析小燈泡

的額定電壓。A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ)B.電流表A1(量程150mA,內(nèi)阻約2Ω)C.電流表A2(量程500mA,內(nèi)阻約0.6Ω)考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析整理pptD.滑動變阻器R1(0~20Ω)E.滑動變阻器R2(0~100Ω)F.電源E(電動勢4.0V,內(nèi)阻不計)G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干H.待測小燈泡L(額定功率0.75W,額定電壓未知)(1)在下面所給的虛線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖,指出上述器材

中,電流表選擇

(填“A1”或“A2”);滑動變阻器選擇

(填

“R1”或“R2”)。(2)在實驗過程中,該同學(xué)將小燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加,當(dāng)電壓達到

1.23V時,發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度很暗,當(dāng)達到2.70V時,發(fā)現(xiàn)小燈泡已過亮,便立即

斷開開關(guān),并將所測數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中。整理ppt請你根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在圖中作出燈泡的U-I圖線。

(3)由圖像得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為

V;這一結(jié)果大于1.23V,其

原因是

。

答案

(1)電路原理圖如圖所示

A2

R1整理ppt

(2)圖見解析(3)2.5(2.4~2.6均可)小燈泡的燈絲在常溫下的電阻小于正常工作時的電

阻(或小燈泡的電阻隨溫度的升高而變大)

解析

(1)根據(jù)P=I2R,估算出通過燈泡的最大電流大約是600mA,因此電流表應(yīng)選A2;通過本實驗要描繪出燈泡的U-I圖線,需要從0開始測量多組數(shù)

據(jù),因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,所以應(yīng)選阻值較小的R1;因小燈泡電

阻較小,則電流表應(yīng)外接。整理ppt(2)如圖所示

(3)由P=UI=0.75W,再結(jié)合圖像可知U額=2.5V;小燈泡的額定電壓大于1.23V的原因是小燈泡的燈絲在常溫下的電阻小于其正常工作時的電阻。整理ppt2-1為了測量一個標(biāo)有“12V

5W”的小燈泡在不同電壓下的功率,給

定了以下器材:電源:12V,電阻不計;電流表:0~0.6A,0~3A,內(nèi)阻可忽略;電壓表:0~3V,0~15V,內(nèi)阻很大;滑動變阻器:阻值范圍0~20Ω,允許通過的最大電流為1A;開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。實驗時要求加在小燈泡兩端的電壓可從0調(diào)到12V。(1)將圖甲中的實物圖連接完整。整理ppt

圖甲(2)某位同學(xué)測得小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,某次測量時,通過小燈

泡的電流大小為0.40A,則此時加在它兩端的電壓為

V,此時小燈

泡的實際功率為

W。整理ppt

圖乙

答案

(1)見解析

(2)6

2.4

解析

(1)由于要求小燈泡兩端的電壓可從0調(diào)到12V,故滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法。又因電流表內(nèi)阻可忽略,則電流表采用內(nèi)接法、外接法均

可以,實物連接如圖。整理ppt

(2)由I-U圖線得,當(dāng)I=0.40A時,U=6V,故小燈泡的實際功率為P=IU=2.4W。整理ppt

2-2

(2015浙江理綜,22,10分)圖1是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。圖1圖2整理ppt(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖2中的①、②、

③、④所示,電流表量程為0.6A,電壓表量程為3V。所示讀數(shù)為:①

、②

、③

、④

。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別

為

和

。

答案

(1)如圖所示

(2)①0.10A②0.24A③2.00V④0.27V(1)根據(jù)圖1畫出實驗電路圖;整理ppt(8.3±0.1)Ω

(2.7±0.1)Ω[如填為“(2.7±0.1)Ω

(8.3±0.1)Ω”也行]

解析

(1)圖見答案。(2)由圖2可知,量程為0.6A的電流表的分度值為0.02A,采用“半格估讀

法”,①的讀數(shù)為0.10A,②的讀數(shù)為0.24A;量程為3V的電壓表的分度值

為0.1V,應(yīng)采用“

估讀”法,故③、④的讀數(shù)分別為2.00V與0.27V。因小燈泡通過的電流隨其兩端電壓的增大而增大,故①與④、②與③分別對

應(yīng),故由歐姆定律R=

可得兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為R1=

Ω=8.3Ω、R2=

Ω=2.7Ω。

整理ppt典例3

(2015海南單科,12,9分)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量電容器充電

時兩極板間的電壓隨時間的變化。實驗中使用的器材為:電池E(內(nèi)阻很

小)、開關(guān)S1和S2、電容器C(約100μF)、電阻R1(約200kΩ)、電阻R2(1kΩ)、電壓表

(量程6V)、秒表、導(dǎo)線若干。

圖(a)(1)按圖(a)所示的電路原理圖將圖(b)中實物圖連線。考點三實驗改進與創(chuàng)新整理ppt

圖(b)

圖(c)(2)先閉合開關(guān)S2,再斷開開關(guān)S2;閉合開關(guān)S1,同時按下秒表開始計時。若某

時刻電壓表的示數(shù)如圖(c)所示,電壓表的讀數(shù)為

V(保留2位小

數(shù))。(3)該同學(xué)每隔10s記錄一次電壓表的讀數(shù)U,記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。在

坐標(biāo)紙上繪出U-t圖線。已知只有一個數(shù)據(jù)點誤差較大,該數(shù)據(jù)點對應(yīng)的表

中的時間是

s。整理ppt

(4)電路中C、R2和S2構(gòu)成的回路的作用是

。整理ppt

答案

(1)如圖所示

(2)3.60(3)圖線如圖所示

40.0整理ppt

(4)放電

解析

(1)圖見答案。(2)由圖(c)知電壓表的分度值為0.1V,讀數(shù)時應(yīng)估讀到分度值的下一位即0.

01V,故測量結(jié)果為3.60V。整理ppt(3)將表中各數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點連線如答圖所示,由圖可知除t=40.0s的數(shù)

據(jù)外其他各點基本在同一平滑曲線上,故誤差較大的數(shù)據(jù)點只能是t=40.0s

對應(yīng)的點。(4)因在S1閉合前進行了閉合S2再斷開S2的操作,其目的是實驗前使電容器

兩極板上的電荷充分中和,對電容器的殘存電荷進行放電。3-1二極管是一種半導(dǎo)體元件,電路符號為

,其特點是具有單向?qū)щ娦浴Ｄ硨嶒炐〗M要測繪一個二極管正向接入電路時的伏安特性曲線。

據(jù)了解,該二極管允許通過的最大電流為50mA。整理ppt(1)該二極管外殼的標(biāo)識模糊了,同學(xué)們首先用多用電表的電阻擋來判斷它

的正負(fù)極:當(dāng)將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時,發(fā)

現(xiàn)指針的偏角比較小;當(dāng)交換表筆再次測量時,發(fā)現(xiàn)指針的偏角很大,由此

可判斷

(選填“左”或“右”)端為二極管的正極。(2)實驗探究中他們可選的器材如下:A.直流電源(電動勢3V、內(nèi)阻不計);B.滑動變阻器(0~20Ω);C.電壓表(量程15V、內(nèi)阻約80kΩ);D.電壓表(量程3V、內(nèi)阻約30kΩ);E.電流表(量程0.6A、內(nèi)阻約1Ω);F.電流表(量程50mA、內(nèi)阻約50Ω);整理pptG.待測二極管;H.導(dǎo)線、開關(guān)。為了提高測量精確度,電壓表應(yīng)選用

,電流表應(yīng)選用

。

(填字母序號)(3)實驗中測量數(shù)據(jù)如下表,請在坐標(biāo)紙上畫出該二極管的伏安特性曲線。整理ppt

(4)同學(xué)們將該二極管與阻值為100Ω的定值電阻串聯(lián)后接到電壓恒為3V

的電源兩端,則二極管導(dǎo)通時定值電阻的功率為

W。整理ppt

答案

(1)左(2)D

F(3)伏安特性曲線如圖所示

(4)0.019(0.014~0.020均可)整理ppt

解析

(1)用多用電表測二極管時,黑表筆接多用電表的內(nèi)電源的正極,紅表筆接負(fù)極,指針偏角很小,說明電阻很大,指針偏角很大,說明電阻較小,再

由二極管的單向?qū)щ娦钥膳袛嘧蠖藶槎O管的正極。(2)因電源電壓只有3V,則電壓表選D;因二極管允許通過的最大電流為50

mA,則電流表選F。(3)在坐標(biāo)紙上描點連線,連線為光滑曲線,圖線見答案。(4)把定值電阻等效看為電源內(nèi)阻,在二極管的I-U圖像中作出電源的I-U圖

線,兩圖線的交點為二極管導(dǎo)通時定值電阻兩端的電壓和通過的電流,計算

得功率。整理ppt3-2

(2015山東理綜,22,8分)如圖甲所示的電路中,恒流源可為電路提供恒

定電流I0,R為定值電阻,電流表、電壓表均可視為理想電表。某同學(xué)利用該

電路研究滑動變阻器RL消耗的電功率。改變RL的阻值,記錄多組電流、電

壓的數(shù)值,得到如圖乙所示的U-I關(guān)系圖線。圖甲圖乙整理ppt

回答下列問題:(1)滑動觸頭向下移動時,電壓表示數(shù)

(填“增大”或“減小”)。(2)I0=

A。(3)RL消耗的最大功率為

W(保留一位有效數(shù)字)。

答案

(1)減小

(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正確)

(3)5

解析

(1)滑動觸頭下移時,RL減小,則RL分流增大,R的分流則減小,電壓表示數(shù)U=IR·R,故U