(山東省專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 實(shí)驗(yàn):測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線講義(含解析)新人教版選修3-1.doc
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實(shí)驗(yàn):測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.測(cè)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。 二、實(shí)驗(yàn)原理 歐姆定律。 三、實(shí)驗(yàn)電路 1.電流表的內(nèi)、外接:由于小燈泡的電阻較小,為減小誤差,采用電流表外接法。 2.滑動(dòng)變阻器的接法:小燈泡兩端的電壓需要從0開始,滑動(dòng)變阻器要采用分壓式連接,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 四、實(shí)驗(yàn)器材 小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源(或電池組)、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆等。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.確定電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,按如圖所示的電路原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。 2.把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到a端,電路經(jīng)檢查無誤后,閉合開關(guān)S。 3.改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U,記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S。 4.拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。 六、數(shù)據(jù)處理 1.在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系,坐標(biāo)所取分度應(yīng)參考測(cè)量數(shù)據(jù),比例適當(dāng),盡量使測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。 2.連線一定要用平滑的曲線,不能畫成折線。 3.根據(jù)圖像計(jì)算電阻時(shí),應(yīng)用R=來計(jì)算。 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(duì)電路的影響會(huì)帶來系統(tǒng)誤差,電流表外接,則電流表示數(shù)偏大。 2.測(cè)量時(shí),讀數(shù)帶來偶然誤差。 3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖也會(huì)帶來偶然誤差。 八、注意事項(xiàng) 1.開關(guān)閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到使燈泡兩端電壓為零的位置。 2.在增大電壓的過程中,要確保不超過小燈泡的額定電壓。 3.在選擇電表的量程時(shí),掌握以下原則: 在測(cè)量值不超過電表量程的前提下,指針盡量偏轉(zhuǎn)至量程左右。 4.測(cè)繪IU(UI)圖線時(shí)要注意三點(diǎn):一是標(biāo)度選取合理。即作出的圖像既可以把表中所給出的所有點(diǎn)都標(biāo)注上,同時(shí)又要使圖像分布在中央位置上;二是用“”或“”標(biāo)注點(diǎn);三是用平滑曲線擬合連接各點(diǎn),誤差較大的點(diǎn)可以舍棄。 [例1] 在《描繪小燈泡的伏安特性曲線》實(shí)驗(yàn)中選擇“3 V 0.5 A”的小燈泡作為研究對(duì)象,現(xiàn)備有以下器材: A.電流表A1(量程0~0.6 A,內(nèi)阻1 Ω) B.電流表A2(量程0~3 A,內(nèi)阻1 Ω) C.電壓表V1(量程0~15 V,內(nèi)阻約10 kΩ) D.電壓表V2(0~3 V,內(nèi)阻約2 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器R1(阻值0~100 Ω) F.滑動(dòng)變阻器R2(阻值0~10 Ω) G.電源E=6 V H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干 (1)在本實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用______,電壓表應(yīng)選用______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______;(填入器材序號(hào)) (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用______(填“分壓”或“限流”)式接法,電流表應(yīng)采用______(填“內(nèi)”“外”)接法; (3)設(shè)實(shí)驗(yàn)中,電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示,圖示中I=______ A,U=______ V。 [解析] (1)“3 V 0.5 A”的小燈泡,則電流表應(yīng)選用A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻1 Ω),電壓表應(yīng)選用D(0~3 V,內(nèi)阻約2 kΩ);描繪小燈泡伏安特性曲線,滑動(dòng)變阻器選用F(阻值0~10 Ω)。 (2)描繪小燈泡伏安特性曲線,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法;小燈泡正常工作時(shí)的電阻RL==6 Ω,比電壓表電阻小的多,則電流表應(yīng)采用外接法。 (3)根據(jù)題圖中電流表、電壓表的示數(shù)可知I =0.48 A,U=2.20 V。 [答案] (1)A D F (2)分壓 外 (3)0.48 2.20 [例2] 小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而變大,某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)探究這一現(xiàn)象,所提供的器材有: A.電流表A1:量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω B.電流表A2:量程0~3 A,內(nèi)阻約0.025 Ω C.電壓表V1:量程0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ D.電壓表V2:量程0~15 V,內(nèi)阻約15 kΩ E.滑動(dòng)變阻器R1:總阻值約10 Ω F.滑動(dòng)變阻器R2:總阻值約200 Ω G.電池E:電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻很小 H.導(dǎo)線若干,開關(guān)S 該同學(xué)選擇儀器,設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù): I/A 0 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)選擇的器材是:電流表為______,電壓表為______,滑動(dòng)變阻器為______(以上均填寫器材前序號(hào))。 (2)請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖并畫在下面的虛線框中。 [解析] (1)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道,電流最大測(cè)量值為0.50 A,則電流表應(yīng)選A;電壓最大測(cè)量值為2.00 V,電壓表應(yīng)選C;為方便實(shí)驗(yàn)操作滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇E。 (2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道,電壓與電流從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法;燈泡最大阻值約為R== Ω=4.0 Ω,電流表內(nèi)阻約為0.125 Ω,電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ,電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻,電流表應(yīng)選擇外接法;電路圖如圖所示。 [答案] (1)A C E (2)電路圖見解析 1.[多選]在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,已備有以下器材:小燈泡、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干,還必需的器材有( ) A.電壓表 B.電流表 C.滑動(dòng)變阻器 D.多用電表 解析:選ABC 實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量電壓和電流,必需電壓表和電流表,描繪圖線必須測(cè)出多組U、I值,因此要用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)小燈泡的電流和電壓,A、B、C正確。 2.做“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)。 (1)實(shí)驗(yàn)電路圖已經(jīng)畫出了一部分,如圖所示,但尚未完整,請(qǐng)將該電路完整地連接好; (2)按你連接的電路,S閉合后,要使小燈泡的亮度增加,變阻器的滑片P應(yīng)向________(選填“A”或“B”)端移動(dòng)。 解析:(1)采用滑動(dòng)變阻器分壓式連接,電路圖如圖所示: (2)要使小燈泡的亮度增加,變阻器的滑片P應(yīng)向B端移動(dòng)。 答案:(1)見解析 (2)B 3.以下是“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的操作步驟: A.閉合開關(guān),記下電流表、電壓表的一組示數(shù)(I,U),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,每移動(dòng)一次記下一組(I,U)值,共測(cè)出12組數(shù)據(jù); B.將電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路。電流表外接,滑動(dòng)變阻器采用分壓式,如圖所示; C.調(diào)節(jié)觸頭位置,使閉合開關(guān)前觸頭處于滑動(dòng)變阻器的左端; D.按所測(cè)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線段連接起來,得出小燈泡的伏安特性曲線。 (1)以上各步驟中存在錯(cuò)誤或不妥之處的是________,應(yīng)如何改正:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)將各步驟糾正后,按實(shí)驗(yàn)先后順序排列:____________________________。 解析:錯(cuò)誤或不妥的步驟是ACD。A步驟:測(cè)量不同電壓下的電流值I時(shí),應(yīng)先預(yù)設(shè)各組數(shù)據(jù)中的電壓U或電流I的值,而不是隨意測(cè),隨意測(cè)時(shí)會(huì)使描點(diǎn)疏密不均勻,畫圖線時(shí)出現(xiàn)較大誤差,甚至無法畫出IU圖線。C步驟:閉合開關(guān)前應(yīng)使小燈泡兩端電壓為零,即觸頭應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器最右端。D步驟:應(yīng)將各點(diǎn)用平滑的曲線連接。 答案:(1)見解析 (2)BCAD 4.要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V 0.6 W”的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E(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V,內(nèi)阻約1 Ω) 電流表A(量程為0~250 mA,內(nèi)阻約5 Ω) 電壓表V(量程為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) 開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的________(填字母代號(hào))。 A.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20 Ω,額定電流1 A) B.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A) (2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖________(填字母代號(hào))。 解析:描繪小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從零開始,需選用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法,滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)選較小的,故選A。由于燈泡電阻較小,正常工作時(shí)R==15 Ω,電流表選用外接法誤差較小,故電路圖選B。 答案:(1)A (2)B 5.某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一只小燈泡L(2.5 V 0.5 A)的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外,還有以下器材可供選擇: 電源E(3.0 V,內(nèi)阻約0.5 Ω) 電壓表V1(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) 電壓表V2(0~15 V,內(nèi)阻約15 kΩ) 電流表A1(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω) 電流表A2(0~3 A,內(nèi)阻約0.025 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0~5 Ω) 滑動(dòng)變阻器R2(0~1 750 Ω) (1)電壓表應(yīng)選擇__________,電流表應(yīng)選擇________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇__________。 (2)實(shí)驗(yàn)過程中要求小燈泡兩端電壓從零開始調(diào)節(jié),應(yīng)選擇下圖中哪一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)________。 解析:(1)燈泡的額定電壓為2.5 V,額定電流是0.5 A,所以電壓表應(yīng)選擇V1,電流表應(yīng)選擇A1,因本實(shí)驗(yàn)必須采用分壓接法,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1。 (2)描繪燈泡伏安特性曲線,電壓、電流要從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,燈泡的電阻約為R= Ω=5 Ω,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,電流表采用外接法誤差較小,選圖A所示實(shí)驗(yàn)電路。 答案:(1)V1 A1 R1 (2)A 6.表格中所列數(shù)據(jù)是測(cè)量小燈泡UI關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): U(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 (1)分析表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是圖中的_____(選填“甲”或“乙”)。 (2)請(qǐng)?jiān)趫D丙所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的UI圖線;分析圖線可知小燈泡的電阻隨I變大而_____(選填“變大”“變小”或“不變”)。 解析:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,電壓、電流從零開始測(cè)量,因此需要滑動(dòng)變阻器分壓接法,故該實(shí)驗(yàn)選擇分壓接法。故應(yīng)選擇甲電路。 (2)根據(jù)表格所給數(shù)據(jù),畫出小燈泡的UI曲線如圖所示; 由小燈泡的UI圖線可知,圖像的斜率變大,故說明當(dāng)電流增大時(shí),燈泡的電阻增大。 答案:(1)甲 (2)見解析圖 變大- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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