高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 實驗8 描繪小電阻的伏安特性曲線課件

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1、一、實驗?zāi)康?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)律二、實驗原理1用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，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：因為小電珠電阻很小，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)變化三、滑動變阻器的限流接法和分壓接法1兩種接法比較方式方式內(nèi)容內(nèi)容限流接法限流接法分壓接法分壓接法對比說明對比說明兩種接法兩種接法的電路圖的電路圖串、并聯(lián)串、并聯(lián)關(guān)系不同關(guān)系不同 2.兩種接法的適用條件 (1)限流式接法適合測量阻值小的電阻(與滑動變阻器總電阻相比相差不多

2、或比滑動變阻器的總電阻還小)因為Rx小，限流式中滑動變阻器分得電壓大，移動滑動觸頭調(diào)節(jié)范圍大 (2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(比滑動變阻器的總電阻大)因為Rx大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，移動滑動觸頭電壓變化明顯，便于調(diào)節(jié) 3兩種接法的選擇原則 (1)在兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低 (2)若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即不論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，待測電阻上的電流(或電壓)都會超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式接法 (3)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變

3、阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，不利于多次測量求平均值，此時，應(yīng)改用分壓式接法 (4)若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào)，則必須采用分壓式接法 4實驗儀器的選擇 (1)電表的選擇：先估算電流或電壓值，在選擇電流表或電壓表時，應(yīng)使指針達(dá)到半偏以上 (2)滑動變阻器的選擇：實驗電路若采用限流式接法，一般選用阻值適當(dāng)大一些的滑動變阻器，但不可過大；實驗電路若采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小一些的滑動變阻器，以便于調(diào)節(jié)，但要注意其額定電壓和額定電流值 (3)電源的選擇：綜合考慮小電珠、電壓表、電流表的量程以及滑動變阻器的阻值，保證能為實驗提供合適的電流或電壓四、實驗器

4、材小電珠(“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)、46 V學(xué)生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆五、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把滑動變阻器的滑動片調(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移動滑動變阻器觸頭位置，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)填入下面的表格中，斷開開關(guān)S.U(V)00.20.40.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A) 4.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系在坐

5、標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，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 5拆除電路，整理儀器六、注意事項1本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法2本實驗要作出IU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)位于圖中的a端4加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓5連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，絕對不能畫成折線七、誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值2測量時讀數(shù)

6、帶來誤差3在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差八、實驗創(chuàng)新1一種測小電珠的電阻的準(zhǔn)確方法實驗原理：如圖所示，兩個電壓表完全相同且內(nèi)阻很大移動滑動頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個電壓表示數(shù)相同，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓；多次移動滑動頭，采用相同方法，記下相應(yīng)電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù)在坐標(biāo)紙上畫出RU圖線，并分析R隨U變化的規(guī)律 在描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗中，由于電表內(nèi)阻的影響，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測量不準(zhǔn)確；上述實驗方法可以消除這種誤差，操作、讀數(shù)也較方便 2由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時存在較大誤差，故可采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖

7、所示，電流和電壓均可由傳感器測出，并能得到盡可能多的連續(xù)的且差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸入電腦，由電腦對數(shù)據(jù)進行分析，對偏差很大的數(shù)據(jù)進行自動取舍，再進行繪圖，便得到小電珠的伏安特性曲線要點一實驗原理和器材的選擇【例1】有一小燈泡上標(biāo)有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的IU圖線，現(xiàn)有下列器材供選用：A電壓表(05 V，內(nèi)阻10 k)B電壓表(015 V，內(nèi)阻20 k)C電流表(03 A，內(nèi)阻1 )D電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.4 ) E滑動變阻器(最大阻值為10 ，允許最大電流為2 A) F滑動變阻器(最大阻值為500 ，允許最大電流為1 A) G學(xué)生電源(直流6 V)、開關(guān)

8、、導(dǎo)線若干 (1)實驗時，選用圖甲而不選用圖乙所示的電路圖來完成實驗，其理由是：_.解析因?qū)嶒災(zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用甲圖所示的分壓式電路合適，這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，且能方便地測多組數(shù)據(jù) 因小燈泡額定電壓為4 V,015 V的量程太大，讀數(shù)誤差大，所以電壓表選05 V的A；小燈泡的額定電流I0.5 A，則電流表只能選D；滑動變阻器F的最大阻值遠(yuǎn)大于小燈泡電阻8 ，調(diào)節(jié)不方便，電壓變化與滑動變阻器使用部分的長度線性關(guān)系差，故應(yīng)選滑動變阻器E；又因為RVRAR，所以電流表應(yīng)外接【答案】(1)描繪燈泡的IU圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)(2

9、)ADE要點二實驗操作和數(shù)據(jù)處理【例2】(2011廣東理綜)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有：小電珠(2.5 V,0.6 W)，滑動變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開關(guān)，導(dǎo)線若干(1)粗測小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表_倍率的電阻擋(請?zhí)顚憽?”“10”或“100”)；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖甲，結(jié)果為_.丙丙 (2)實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖乙完成實物圖丙中的連線 (3)開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于_端為使小電珠亮度增加，P應(yīng)由中點向_端滑動 (4)下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)為了獲得更準(zhǔn)確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點_間

10、多測幾組數(shù)據(jù)(請?zhí)顚憽癮b”“bc”“cd”“de”或“ef”)數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)點abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244(2)在畫實物連線時，應(yīng)先連干路，再連分壓電路(3)閉合開關(guān)前P應(yīng)先置于a端，此舉為保護小電珠為使小電珠亮度增加，滑片P應(yīng)向b端滑動，使其分壓增加(4)在ab間電流的變化從00.122 A，變化較大，為了更準(zhǔn)確，應(yīng)在ab間多測幾組數(shù)據(jù)【答案】(1)17.37.7(2)如圖所示(3)a(或左)b(或右)(4)ab 1在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，下列說法中正確的是() A滑動變阻器

11、應(yīng)采用分壓式接法 B電流表采用內(nèi)接法 C閉合開關(guān)前，應(yīng)將電壓調(diào)到最大位置，閉合開關(guān)后，慢慢往下調(diào) D滑動變阻器應(yīng)采用串聯(lián)限流式接法解析A在本實驗中小燈泡的電阻較小，應(yīng)采用電流表外接法，選項B錯誤；為了準(zhǔn)確畫出小燈泡的伏安特性曲線，需測量多組數(shù)據(jù)，要求所加電壓從零變起，因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，選項A正確，選項D錯誤；進行調(diào)節(jié)時應(yīng)從最小值開始逐漸增大，選項C錯誤 2(2011常德聯(lián)考)在描繪小燈泡的伏安特性曲線時采用如圖所示電路，實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時，電流表的指針動而電壓表的指針不動，關(guān)于原因，下列說法可能的是()A小燈泡的燈絲斷了B滑動變阻器的滑片接觸不良C小燈泡發(fā)生短路D滑

12、動變阻器A端接觸不良解析C可用排除法來分析，若小燈泡燈絲斷了，在移動滑動變阻器的滑片時，電流表、電壓表的指針都不動，選項A錯誤；滑動變阻器的滑片接觸不良時，起不到調(diào)節(jié)電阻的作用，電流表指針不會動，選項B錯誤；小燈泡發(fā)生短路時，電壓表示數(shù)為零，調(diào)節(jié)電阻時會改變電路中的電流，電流表指針會動，選項C正確；若滑動變阻器A端接觸不良，滑動變阻器將變?yōu)橄蘖魇浇臃?，并不會影響到調(diào)節(jié)電路的作用，選項D錯誤 3.描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗電路如圖所示，所用小電珠的額定電壓是3.8 V. (1)關(guān)于該實驗的系統(tǒng)誤差，下列說法中正確的是() A系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的 B系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引

13、起的 C系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的 D系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時的估讀引起的 (2)根據(jù)某次實驗記錄的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點如圖所示 試在坐標(biāo)系中畫出該小電珠的伏安曲線，并從圖象中求出該小電珠的額定功率解析(1)由于電壓表的分流作用，造成電流表的測量值會比真實值偏大，從而造成實驗的系統(tǒng)誤差，選項A正確；電壓表的測量值就是小電珠兩端的電壓，電流表不存在分壓引起的誤差，選項B錯誤；電源內(nèi)阻對本實驗測量無任何影響，選項C錯誤；電表讀數(shù)時的誤差屬于偶然誤差，選項D錯誤(2)由圖象可知，當(dāng)小電珠達(dá)到額定電壓3.8 V時，電流I0.3 A，則額定功率PUI3.80.3 W1.14 W.【答案】(1)A(

14、2)小電珠的伏安曲線如圖所示114 W4(2011福建理綜)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驗中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測量小電珠的電阻，則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至_擋進行測量(填選項前的字母)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)采用圖甲所示的電路進行測量圖中R為滑動變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測小電珠，V為電壓表(量程為6 V，內(nèi)阻20 k)，A為電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻1 )，E為電源(電動勢8 V，內(nèi)阻不計)，S為開關(guān) 在實驗過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填

15、“左”或“右”) 在實驗過程，已知各元器件均無故障，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_點至_點的導(dǎo)線沒有連接好；(圖甲中的黑色小圓點表示接線點，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請?zhí)顚憟D甲中的數(shù)字，如“_2_點至_3_點”的導(dǎo)線) 該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖乙所示，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”)【答案】(1)D(2)左15(或51)增大 5在描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗中，由于電表內(nèi)阻的影響，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測量不準(zhǔn)確，為了消除這種誤差，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實物連線圖，用來測量小電珠的電阻R

16、和兩端所加電壓U的關(guān)系，圖中兩個電壓表完全相同且內(nèi)阻很大，試回答下列問題 (1)根據(jù)實物連線圖在虛線框內(nèi)畫出實驗的電路圖 (2)請補全下列實驗步驟 按圖中的實物連接圖連好電路，在閉合開關(guān)S之前，滑動變阻器的滑動頭應(yīng)調(diào)到_ 合上開關(guān)S. 移動滑動頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個電壓表_，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓 多次移動滑動頭，并調(diào)節(jié)電阻箱，但仍保持兩個電壓表_，記下電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù) 在坐標(biāo)紙上畫出RU圖線，并分析R隨U變化的規(guī)律解析(2)在合上S之前，應(yīng)使V1、V2示數(shù)為零，結(jié)合電路圖可知，滑動變阻器的滑動頭應(yīng)移到最右端；在實驗中只有當(dāng)V1、V2示數(shù)相同時，電阻

17、箱的讀數(shù)才等于小電珠的電阻【答案】(1)電路圖如圖所示(2)最右端示數(shù)相同示數(shù)相同 6小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓)：I(A)0.12 0.22 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.490.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.802.00 (1)在圖甲的框中畫出實驗電路圖可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器(變化范圍010 )、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干 (2)在圖乙中畫出小燈泡的UI曲線 (3)如果電源的電動勢是1

18、.5 V，內(nèi)阻是2.0 .問：將此小燈泡接在該電源兩端，小燈泡的實際功率是多少？(簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第(2)小題的方格圖中)解析分析和解答本題要從實驗原理、器材規(guī)格、表格數(shù)據(jù)等方面挖掘隱含條件(1)要作出小燈泡的UI曲線，電壓必須從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，所以滑動變阻器需用分壓式接法，小燈泡的電阻較小，所以電流表采用外接法如圖丙所示(2)作小燈泡的UI曲線時要先描點，用平滑的曲線將盡量多的點連在曲線上，連不上的盡量分布在曲線兩側(cè)，如圖丁所示(3)認(rèn)真審題不難發(fā)現(xiàn)，第(3)問括號內(nèi)的文字就是解題的提示，仔細(xì)閱讀后就會找到解題思路作出UEIr的圖線如圖丁，圖戊為小燈泡和電源串聯(lián)的電路，當(dāng)通過電源的電流為0.35 A時，流過小燈泡的電流也為0.35 A，從圖線可以看出此時小燈泡的工作電壓為0.8 V，因此小燈泡的實際功率為PIU0.28 W.【答案】(1)如圖丙所示(2)如圖丁所示(3)0.28 W