高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (要點(diǎn)歸納+夯實(shí)基礎(chǔ)練) 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線（附解析）

第三節(jié)實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線【要點(diǎn)歸納】1．實(shí)驗(yàn)原理(1)實(shí)驗(yàn)原理圖：如圖甲所示；(2)測(cè)多組小電珠的U、I的值，并繪出I－U圖象；(3)由圖線的斜率反映電流與電壓和電阻的關(guān)系．2．實(shí)驗(yàn)器材小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“0～3V～15V”、電流表“0～0.6A～3A”、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．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理(1)路．(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中．(3)數(shù)據(jù)處理①在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系．②在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)．③將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，得到小電珠的伏安特性曲線．4．注意事項(xiàng)(1)電路的連接方式：①電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾‰娭?3.8V,0.3A)的電阻很小，與量程為0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大．②滑動(dòng)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0開始連續(xù)變化．(2)閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為0的一端，使開關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓能從0開始變化，同時(shí)也是為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)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(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差．5．誤差分析(1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，會(huì)帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值．(2)測(cè)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．【夯實(shí)基礎(chǔ)練】1．(2022?重慶市第八中學(xué)高三(下)沖刺四)某同學(xué)做測(cè)繪小燈泡(額定電壓為)的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示，圖乙為實(shí)物連線圖。(1)對(duì)照甲圖，將圖乙的實(shí)物連線補(bǔ)充完整：______；(2)某次測(cè)量時(shí)，電流表讀數(shù)如圖丙所示，則______A；(3)根據(jù)多組U、I值，畫出伏安特性曲線如圖丁所示，現(xiàn)將該小燈泡與另一電源(電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為)連接成如圖戊所示的電路，則小燈泡實(shí)際功率為______W(保留兩位小數(shù))?！窘馕觥縖1]對(duì)照甲圖，圖乙的實(shí)物連線如下[2]電流表量程為0~0.6A，讀數(shù)為0.50A。[3]將小燈泡與電動(dòng)勢(shì)為2V、內(nèi)阻為4Ω的電源串聯(lián)，則U=E-Ir，可得U=2-4I將此函數(shù)關(guān)系畫在小燈泡的U-I線上，則交點(diǎn)為電路的工作點(diǎn)由圖可知，交點(diǎn)坐標(biāo)為I=0.3A，U=0.8V則功率P=IU=0.24W【答案】①②0.50③0.242．(2022?東北育才學(xué)校七模)某學(xué)習(xí)小組想自己動(dòng)手通過實(shí)驗(yàn)精確測(cè)量電阻Rx的阻值，有下列器材供選用：A．待測(cè)電阻Rx(約為100Ω)B．電壓表V(3V，內(nèi)阻約為3kΩ)C．電流表A1(10mA，內(nèi)阻約為5Ω)D．電流表A2(30mA，內(nèi)阻約為2Ω)E．滑動(dòng)變阻器R1(0～20Ω，額定電流3A)F．滑動(dòng)變阻器R2(0～2000Ω，額定電流0.5A)G．直流電源E(3V，內(nèi)阻約為1Ω)H．開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)甲同學(xué)根據(jù)以上器材設(shè)計(jì)了用伏安法測(cè)量電阻的電路，能滿足Rx兩端電壓從零開始在盡可能大的范圍內(nèi)變化，并進(jìn)行多次測(cè)量。則電流表應(yīng)選擇_______(選填“A1”或“A2”)；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_______(選填“R1”或“R2”)；(2)請(qǐng)?jiān)趫D1的虛線框中幫甲同學(xué)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖_______；(3)乙同學(xué)經(jīng)過反復(fù)思考，利用所給器材設(shè)計(jì)出了如圖2所示的測(cè)量電路，具體操作如下：①按圖連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)S1前調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1、R2的滑片至適當(dāng)位置；②閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1、R2的滑片，使電流表A1的示數(shù)恰好為電流表A2的示數(shù)的一半；③閉合開關(guān)S2并保持滑動(dòng)變阻器R2的滑片位置不變，讀出電壓表V和電流表A1的示數(shù)，分別記為U、I；④待測(cè)電阻的阻值Rx=_________；比較甲、乙兩同學(xué)測(cè)量電阻Rx的方法，若僅考慮實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，則甲同學(xué)Rx的測(cè)量值______真實(shí)值，乙同學(xué)Rx的測(cè)量值_____真實(shí)值(選填大于、小于或等于)?！窘馕觥?1)[1][2]電路中可能出現(xiàn)的最大電流，則電流表應(yīng)選擇A2，滑動(dòng)變阻器要采用分壓接法，則應(yīng)選擇阻值較小的R1(2)[3]待測(cè)電阻約為100Ω，電流變內(nèi)阻約為2Ω電壓表內(nèi)阻約為3kΩ。相對(duì)來說，待測(cè)電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，如圖。(3)[4][5]由步驟②可知，通過R2與Rx的電流相等，它們并聯(lián)，則兩支路電壓相等，電阻相等，由步驟③可知，電壓表測(cè)待測(cè)電阻兩端電壓，通過待測(cè)電阻的電流等于A1的示數(shù)I，待測(cè)電阻的阻值為[6]甲同學(xué)采用電流表內(nèi)接法，根據(jù)“大內(nèi)偏大”，可知測(cè)量值大于真實(shí)值；乙同學(xué)采用半偏法，測(cè)量值等于真實(shí)值。【答案】①A2②R1③④⑤大于⑥等于3．(2022?東北師范大學(xué)附屬中學(xué)七測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組用伏安法測(cè)電阻(約為)，要求待測(cè)電阻上電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能的大，測(cè)量的誤差盡可能的小。實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：電池組(電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不計(jì))電流表(，內(nèi)阻約)電壓表(，內(nèi)阻約)滑動(dòng)變阻器(，額定電流)開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)用千分尺測(cè)量電阻絲直徑如下圖所示，可知其直徑為__________；(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值，若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過大，應(yīng)換用更__________(選填“大”或“小”)倍率測(cè)量。(3)若電壓表內(nèi)阻已知，應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖中的__________(選項(xiàng)“甲”或“乙”)；【解析】(1)[1]用千分尺測(cè)量電阻絲直徑為1mm+0.01mm×25.5=1.255mm(2)[2]實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值，若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過大，說明倍率檔選擇的過高，則應(yīng)換用更小倍率測(cè)量。(3)[3]若電壓表內(nèi)阻已知，應(yīng)該用電流表外接，即選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖中的乙?！敬鸢浮竣?.255②?、垡?．(2022?湖南省雅禮中學(xué)高三(下)第七次月考)為了測(cè)量“3.8V2.5W”小燈泡正常發(fā)光的電阻值。實(shí)驗(yàn)室有下列器材，規(guī)格如下：A.兩只相同的電壓表(量程5V，內(nèi)阻很大)B.電阻箱R1(0~999Ω，最小調(diào)節(jié)量為1Ω)C.電阻箱R2(0~99.9Ω，最小調(diào)節(jié)量為0.1Ω)D.滑動(dòng)變阻器R3(0~500Ω，額定電流為0.1A)E.滑動(dòng)變阻器R4(0~10Ω，額定電流為3A)F.直流電源(電動(dòng)勢(shì)9V，內(nèi)阻不計(jì))G.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、待測(cè)燈泡利用現(xiàn)有器材，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)：(1)以上器材中電阻箱應(yīng)選用__________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__________(填序號(hào)字母)；(2)在方框中畫出同時(shí)使用兩個(gè)電壓表，并且滑動(dòng)變阻器分壓使用的實(shí)驗(yàn)原理圖；()(3)根據(jù)你所設(shè)計(jì)的電路圖，寫出測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻值的方法：______?！窘馕觥?1)(2)[1][2][3]本實(shí)驗(yàn)采用的是等效替代法，電路圖如圖所示。由于小燈泡的電阻，故選電阻箱R2，即為C；為方便調(diào)節(jié)，選擇與燈泡阻值相近的滑動(dòng)變阻器R4，即為E。(3)[4]電阻箱與燈泡串聯(lián)電流相等，故分壓相等時(shí)，阻值相等，故方法為：調(diào)節(jié)電阻箱和滑動(dòng)變阻器，當(dāng)兩電壓表示數(shù)都達(dá)到3.8V，讀出電阻箱的阻值即為小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，R2=R(其他方法合理也正確)?！敬鸢浮竣貱②E③④調(diào)節(jié)電阻箱和滑動(dòng)變阻器，當(dāng)兩電壓表示數(shù)都達(dá)到3.8V，讀出電阻箱的阻值R即為小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，R2=R5．(2022?黑龍江省大慶中學(xué)高三(上)期中)在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，要求加在小燈泡上的電壓從零開始變化，滑動(dòng)變阻器的連接方式應(yīng)選擇______(填“甲”或“乙”)；圖丙是某個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，細(xì)實(shí)線是A點(diǎn)切線，圖線中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的燈絲電阻等于______；隨著電壓的增大，燈絲的電阻______(填“增大”或“減小”)?！窘馕觥縖1]要求加在小燈泡上的電壓從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該采用分壓電路，即選擇的連接方式為甲；[2]圖線中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的燈絲電阻等于[3]隨著電壓的增大，燈絲的電阻增大。【答案】①甲②10③增大6．(2022?河南省南陽(yáng)市第一中學(xué)校高三(上)第三次月考)某校課外興趣小組要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率，步驟如下(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度，示數(shù)如圖甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度L=___________；(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，示數(shù)如圖乙所示，由圖可知其直徑D=_________；(3)實(shí)驗(yàn)小組決定使用伏安法測(cè)量圓柱體的電阻，已知其電阻約為，實(shí)驗(yàn)所用直流電源的電動(dòng)勢(shì)約為、內(nèi)阻可忽略，電流表V的量程為、內(nèi)阻約為，電壓表V的量程為、內(nèi)阻約為，滑動(dòng)變阻器阻值的變化范圍為，允許通過的最大電流為，為減小測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用丙圖中的__