高考物理一輪復(fù)習(xí)課件實(shí)驗(yàn)11描繪小燈泡的伏安特性曲線

序高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第八章恒定電流實(shí)驗(yàn)十一描繪小燈泡的伏安特性曲線1實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破32年高考·1年模擬1實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握滑動(dòng)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．理解小燈泡的伏安特性曲線為什么不是一條直線。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)歐姆定律，在純電阻電路中，當(dāng)電阻的阻值恒定時(shí)，電阻兩端的電壓和通過電阻的電流成線性關(guān)系，U－I圖像是一條直線；如果電阻的阻值是變化的，U－I圖像不再是一條直線。本實(shí)驗(yàn)用伏安法測出小燈泡兩端電壓及電流，描繪出小燈泡的U－I圖像。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。對(duì)一只燈泡來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時(shí)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(shí)驗(yàn)步驟1．按如圖所示的電路原理圖連接電路，在閉合開關(guān)前變阻器的滑片靠近圖中所示的____端。2．閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，讀出十幾組U、I值，并記錄在表格中。3．建立U－I坐標(biāo)系，將所得幾組U、I值在坐標(biāo)上描出所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。4．用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來，即為U－I圖像。A

四、數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中，在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置改變燈泡兩端電壓時(shí)，盡量使燈泡的電壓變換有規(guī)律，再對(duì)應(yīng)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(dāng)?shù)臋M、縱坐標(biāo)分度，描點(diǎn)畫圖，這樣可以使所取的點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)分布的盡量大而且分布疏密程度均勻一些。五、實(shí)驗(yàn)器材選取1．原則：①安全；②精確；③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(shí)際最大電流。干電池中電流一般不允許超過0.6A。(2)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。(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(dòng)變阻器，分壓式接法要選用_________滑動(dòng)變阻器。小阻值六、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(duì)電路的影響會(huì)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(diǎn)、作圖帶來操作誤差。七、注意事項(xiàng)1．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_________。2．本實(shí)驗(yàn)要作出U－I圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用_______接法。3．為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于電路圖中的A端。4．I－U圖像在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)很大誤差。外接法分壓5．電流表選擇0.6A量程，電壓表量程選擇視小燈泡的額定電壓而定。6．當(dāng)小燈泡電壓快接近額定電壓值時(shí)，要緩慢地增加到額定電壓值，記錄I后馬上斷開開關(guān)。7．誤差較大的點(diǎn)要舍去，I－U圖像應(yīng)是平滑曲線而非折線。8．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)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙。2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破 (2021·甘肅模擬)為描繪一只規(guī)格為“2.8V

1.6W”的小燈泡的伏安特性曲線，某同學(xué)給了以下器材：A．干電池組E(電動(dòng)勢3V)B．滑動(dòng)變阻器R(最大電阻5Ω)C．電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω)D．電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω)E．電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)F．電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)G．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干?？键c(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的電流表是____，電壓表是____。(填器材前面的字母序號(hào))(2)測量電路應(yīng)采用電流表_______(填“內(nèi)接”或“外接”)法，控制電路應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器_________(填“限流式”或“分壓式”)接法。(3)如圖，作出的I－U圖像中____(填“a”“b”或“c”)圖線比較符合小燈泡的伏安特性曲線。C

E

外接分壓式a

儀器選取及電路選取需要注意的三個(gè)問題方法總結(jié)〔變式訓(xùn)練1〕為了描繪一個(gè)“12V

6W”的小燈泡的伏安特性曲線，現(xiàn)提供以下器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。直流電源E：電動(dòng)勢15V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表A：量程分別為0～0.6A和0～3A，內(nèi)阻分別約為0.50Ω和0.1Ω；電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻為3kΩ；定值電阻R0：阻值為12kΩ；滑動(dòng)變阻器R：最大阻值20Ω，允許通過的最大電流1A；開關(guān)一個(gè)；導(dǎo)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(gè)較大量程的電壓表V′，改裝后的電壓表量程為__________；(2)在方框里畫出符合本實(shí)驗(yàn)要求的電路圖； [答案]

0～15V

(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I－U曲線如圖甲所示。某次測量時(shí)，電流表指針位置如圖乙所示，則電流表讀數(shù)為_______A，此時(shí)小燈泡的電阻為________Ω。0.40

18.75

(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(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于小燈泡的電阻與電流表內(nèi)阻相差較小，電流表采用外接法，如圖所示。在本實(shí)驗(yàn)電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)與拓展，常見的命題角度有：(1)改變實(shí)驗(yàn)電路：如在電表內(nèi)阻已知的情況下，利用定值電阻改裝電表量程。(2)改變實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝缈梢匝芯侩娮璧碾姽β省?3)改變被測元件：可以探究其他元件的伏安特性。考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新例2[答案]

(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_______(選填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率_______(選填“增大”“不變”或“減小”)。增大增大(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_______W，最大功率為_______W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))0.39

1.17

32年高考·1年模擬1．(2020·全國卷Ⅱ)某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6V,0.30A)的伏安特性，所用器材有：電流表A1(量程200mA，內(nèi)阻Rg1＝10.0Ω)、電流表A2(量程500mA，內(nèi)阻Rg2＝1.0Ω)、定值電阻R0(阻值R0＝10.0Ω)、滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10Ω)、電源E(電動(dòng)勢4.5V，內(nèi)阻很小)、開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖(a)所示。(1)根據(jù)圖(a)，在圖(b)的實(shí)物圖中畫出連線。圖(a)

圖(b)

[答案]

(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U＝______________，流過小燈泡的電流I＝_________。為保證小燈泡的安全，I1不能超過______mA。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動(dòng)變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下表中給出。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算得，當(dāng)I1＝173mA時(shí)，燈絲電阻R＝_______Ω(保留1位小數(shù))。I1(Rg1＋R0)

I2－I1

180

I1/mA325585125144173I2/mA17122929937942447011.6

(4)如果用另一個(gè)電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于______Ω(保留1位小數(shù))。[解析]

本題考查描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)的器材選擇、電路連接、實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理。(1)連接電路時(shí)要注意各線不要交叉，連接電表時(shí)注意電表的正、負(fù)接線柱。8.0

圖(a)

5.00

變小增大B

圖(b)

2.8

3．(2020·遼寧模擬)一探究小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“5V

2.5W”小馬達(dá)(電動(dòng)機(jī)，線圈電阻恒定)的伏安特性曲線，馬達(dá)兩端的電壓需要從零逐漸增加到5V。現(xiàn)有下列器材：A．電源(電動(dòng)勢6V)B．電壓表(量程0～6V)C．電流表A1(量程0～3A)D．電流表A2(量程0～0.6A)E．滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10Ω)F．滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值200Ω)G．開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選____(填“C”或“D”)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____(填“E