備考2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)文檔：第8章 實驗9《描繪小燈泡的伏安特性曲線》（含解析）.doc

1、實驗九描繪小燈泡的伏安特性曲線板塊一主干梳理夯實基礎(chǔ)實驗原理與操作實驗?zāi)康?.描繪小燈泡的伏安特性曲線。2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。實驗原理1.用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連起來。2.電流表外接：因為小燈泡的電阻很小，如果電流表內(nèi)接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式，使電壓能從零開始連續(xù)變化。實驗器材小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表(03 V15 V)與電流表(00.6 A3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 )一個、學(xué)生低壓直流電源(或電

2、池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。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，按如圖所示的原理圖連接好實驗電路。2.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，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位置，測出多組不同的電壓值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。4.拆除電路，整理儀器。數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)處理(畫出伏安特性曲線)1.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，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結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特

3、性曲線。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電流。干電池中電流一般不允許超過0.6 A。(2)該用電器的實際最大電流不能大于用電器的額定電流。(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。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、作圖帶來操作誤差。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(nèi)的電

4、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(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于電路圖中的a端。4.IU圖象在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點要密，以防出現(xiàn)較大誤差。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。(1)若使用“3.8 V0.3 A”的小燈泡，選用電壓表的15 V量程。(2)若使用“2.5 V0.6 A”的小燈泡，則選用電壓表的3 V量程。6.當(dāng)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(guān)。7.誤差較大的點要舍去，IU圖象應(yīng)是平滑曲線而非折線。8.建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩

5、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。板塊二考點細(xì)研悟法培優(yōu)考點1實驗原理與器材的選取例1要測繪一個標(biāo)有“3 V0.6 W”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3 V，并便于操作。已選用的器材有：電池組(電動勢為4.5 V，內(nèi)阻約1 )；電流表(量程為0250 mA，內(nèi)阻約5 )；電壓表(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k)；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20 ，額定電流1 A)B滑動變阻器(最大阻值1750 ，額定電流0.3 A)(2)請將設(shè)計的實驗電路圖畫入下面的方框中。(3)實驗

6、得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。現(xiàn)將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為5 的電源兩端，由此得到小燈泡消耗的功率是 _ W。嘗試解答(1)A_(2)如圖所示_(3)0.1。(1)要測燈泡的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓需要由零開始，必須用滑動變阻器的分壓式接法，而分壓式接法，要求滑動變阻器的阻值較小，所以應(yīng)選A。(2)由于燈泡的阻值約R燈15 ，屬于小電阻，要用電流表的外接，因此要用分壓、外接。(3)將燈泡接到電源上時，作出電源的IU圖象如圖所示，讀得兩圖線的交點坐標(biāo)U1.0 V、I0.1 A，即為此時燈泡兩端的電壓及通過燈泡的電流，則小燈泡消耗的功率PUI1.0 V0.1 A0.1

7、W。2017茂名一模現(xiàn)要用伏安法描繪一只標(biāo)值為“2.5 V,0.6 W”小燈泡的IU圖線，有下列器材供選用：A.電壓表(03 V，內(nèi)阻3 k；015 V，內(nèi)阻10 k)B.電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.5 ；03 A，內(nèi)阻0.1 )C.滑動變阻器(10 ，2 A)D.滑動變阻器(100 ，1.0 A)E.蓄電池(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)(1)為了減小測量誤差，圖甲中的S1應(yīng)接_(填“M”或“N”)，滑動變阻器應(yīng)選用_(用序號字母表示)。(2)根據(jù)你選擇的電路，用筆畫線代替導(dǎo)線在圖乙中將實物連接成實驗所需電路圖。答案(1)MC(2)圖見解析解析(1)由電路圖可知，電路采用了滑動變阻器分壓接法；因

8、燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法；故S1應(yīng)接在M點；因采用分壓接法，故滑動變阻器采用小電阻，應(yīng)選用C。(2)根據(jù)實驗原理圖畫出實物圖如圖所示?？键c2數(shù)據(jù)處理與注意事項例22013福建高考硅光電池在無光照時不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實驗小組設(shè)計如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負(fù)極接高電勢點，正極接低電勢點)，探究其在無光照時的反向伏安特性。圖中電壓表V1量程選用3 V，內(nèi)阻為6.0 k；電壓表V2量程選用15 V，內(nèi)阻約為30 k；R0為保護電阻；直流電源電動勢E約為12 V，內(nèi)阻不計。(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。(2)用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S

9、，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V1、V2的示數(shù)U1、U2。某次測量時，電壓表V1示數(shù)如圖丙，則U1_V，可算出通過硅光電池的反向電流大小為_mA。(結(jié)果保留兩位小數(shù))該小組測出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U1、U2數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓Ux和通過的反向電流Ix(表中“”表示反向)，并在坐標(biāo)紙上建立IxUx坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組Ux、Ix數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個坐標(biāo)點。請你標(biāo)出余下的4個坐標(biāo)點，并繪出IxUx圖線。由IxUx圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時，Ix與Ux成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。嘗試解答(1)見下圖_(2)1.40_0.23_見下圖_非線性。(1)題(2)題(

10、1)實物圖見嘗試解答。(2)由題圖知，電壓表讀數(shù)為1.40 V，通過硅光電池的反向電流也等于通過電壓表V1的電流，故I A0.23 mA；先在坐標(biāo)紙上描點，然后用平滑的曲線將其連接起來，圖見嘗試解答；因圖線為曲線，故Ix與Ux成非線性關(guān)系。2017河南鄭州二模在探究小燈泡的伏安特性曲線時，所用小燈泡上標(biāo)有“2.5 V,0.6 W”字樣，實驗室提供的器材有：A.電流表A1(內(nèi)阻約為5 、量程為025 mA)B.電流表A2(內(nèi)阻約為1 ，量程為0300 mA)C.電壓表V1(內(nèi)阻約為5 k、量程為03 V)D.電壓表V2(內(nèi)阻約為15 k、量程為015 V)E.滑動變阻器R1(最大阻值為10 、額

11、定電流為0.6 A)F.滑動變阻器R2(最大阻值為1000 、額定電流為0.2 A)G.穩(wěn)壓電源E(電動勢為9.0 V、內(nèi)阻可忽略)H.開關(guān)一個、定值電阻若干、導(dǎo)線若干由以上信息回答下列問題：(1)實驗前設(shè)計的電路圖如圖甲所示。為了減小實驗誤差，該實驗所用的電流表、電壓表、滑動變阻器應(yīng)分別為_(選填器材前的字母)。為保護滑動變阻器和燈泡，應(yīng)在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應(yīng)為_(選填“1 ”“10 ”“30 ”或“100 ”)。(2)請確定測量電路中電壓表右側(cè)導(dǎo)線的正確位置后，在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物完整連接起來。(3)連接好電路后，通過改變滑動變阻器的滑片位置，并通過計算機描繪

12、了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。若將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后直接接在電動勢E3 V、內(nèi)電阻r5 的電源上，每個小燈泡所消耗的實際功率為_W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)B、C、E10 (2)如圖所示(3)0.22(0.210.23)解析(1)小燈泡的額定電壓為2.5 V，電壓表選C；小燈泡的額定電流I0.24 A240 mA，電流表選B；滑動變阻器采用分壓式，選最大阻值較小的E。為保護滑動變阻器和燈泡，又方便調(diào)節(jié)小燈泡兩端電壓在02.5 V，保護電阻選阻值為10 的定值電阻。(2)由題意可知小燈泡的阻值R10.4 ，有R，電流表采用外接法，實物連接圖見答案圖。(3)兩燈泡并聯(lián)在電源兩端

13、，設(shè)路端電壓為U，通過每個燈泡的電流為I，則由閉合電路歐姆定律得UE2Ir，在燈泡伏安特性曲線中作出UE2Ir對應(yīng)的UI圖線，如圖所示，則由圖可知，此時燈泡兩端電壓約為1.2 V，電流約為0.18 A，則功率為PUI1.20.18 W0.22 W?？键c3實驗創(chuàng)新與改進例3發(fā)光二極管(LED)是一種節(jié)能、環(huán)保的元器件，被廣泛應(yīng)用到顯示器、照明等各領(lǐng)域。某興趣小組為探究工作電壓是“1.44 V”、正向直流電流是“520 mA”的LED管的IU曲線，設(shè)計了如圖1所示的實驗電路。實驗室備有以下器材：電流表A1：量程050 mA，內(nèi)阻約為50 電流表A2：量程0200 mA，內(nèi)阻約為10 電壓表V：量程

14、05 V，內(nèi)阻約為10 k滑動變阻器R1：阻值范圍015 ，允許最大電流1 A滑動變阻器R2：阻值范圍01 k，允許最大電流100 mA直流電源E：輸出電壓6 V，內(nèi)阻不計開關(guān)(S)、導(dǎo)線若干(1)為了提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，電流表應(yīng)選擇_；滑動變阻器應(yīng)選用_。(以上填器材代號)(2)實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)描點繪出了如圖2所示的IU圖象，而發(fā)光二極管(LED)的效率與通過二極管的電流I的關(guān)系曲線如圖3所示。其中發(fā)光二極管的效率是指輻射的全部光功率與供給發(fā)光二極管的電功率比值。則發(fā)光二極管效率達最大時其電阻RL_，輻射的光功率_W。嘗試解答(1)A1_R1_(2)106.7_0.00576。(

15、1)因LED正向直流電流是520 mA，所以電流表應(yīng)選擇A1，由題圖1可知供電電路采用分壓式接法，所以選擇的滑動變阻器應(yīng)是阻值較小的R1。(2)由題圖3可知發(fā)光二極管效率達到最大時電流為6 mA，由題圖2可知其對應(yīng)的電壓為1.6 V，故此時其電功率為UI，熱功率為I2RL，又有I2RL(1)UI，得出RL(1)106.7 ；根據(jù)題意可知60%100%，則輻射的光功率0.00576 W。太陽能是一種清潔、“綠色”能源。在我國上海舉辦的2010年世博會上，大量利用了太陽能電池。太陽能電池在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學(xué)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在沒有光照時(沒有儲存電能)的IU特性。所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)