高考物理創(chuàng)新案例(人教)實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線

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歡迎進入物理課堂 一 實驗目的1 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U I坐標系中描出各對應點 用一條平滑的曲線將這些點連起來 2 電流表外接 因為小電珠的電阻很小 如果電流表內接 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 3 滑動變阻器的限流接法和分壓接法 1 兩種接法比較 2 兩種接法的適用條件 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 移動滑動觸頭調節(jié)范圍大 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 便于調節(jié) 以下幾種情況必須采用分壓接法 a 若采用限流式不能控制電路中電流滿足實驗要求 即不論怎樣調節(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 b 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 應改用分壓式接法 c 若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調 則必須采用分壓式接法 在兩種電路均可使用的情況下 應優(yōu)先采用限流式接法 因為限流式接法電路簡單 耗能低 4 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 應使指針達到半偏以上 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 應選擇阻值小一些的滑動變阻器 以便于調節(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 三 實驗器材小電珠 電壓表與電流表 滑動變阻器 學生低壓直流電源 或電池組 開關 導線若干 坐標紙 鉛筆 四 實驗操作1 實驗步驟 1 根據(jù)小電珠上標示的額定電壓和額定電流 選定電源的輸出電壓和電表的量程 2 將小電珠 電流表 電壓表 滑動變阻器 電源 開關用導線連接成如圖實 9 1所示的電路 圖實 9 1 3 將滑動變阻器的觸頭移動到右端 閉合開關 調節(jié)滑動變阻器 讀出并記錄多組U I數(shù)值 將測量數(shù)據(jù)填入表格中 4 斷開開關 拆除電路 整理儀器 2 數(shù)據(jù)處理實驗中的U I數(shù)據(jù)記入下表中 1 在坐標紙上以U為橫軸 I為縱軸建立坐標系 選取合適的標度 2 在坐標紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應的點 用一條平滑的曲線把這些點連起來 得到小電珠的伏安特性曲線 五 注意事項1 電路的連接方式 電流表應采用外接法 滑動變阻器應采用分壓式連接 2 閉合開關前 滑片應移到使小電珠的電壓為0的一端 3 在I U圖線彎曲處 繪點要密 4 I U圖線上各點要用平滑曲線連接 六 誤差分析1 由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內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 要嚴格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3 在坐標紙上描點 作圖帶來誤差 例1 2011 海淀模擬 在 描繪小電珠的伏安特性曲線 的實驗中 可供選擇的實驗儀器如下 1 在上述器材中 滑動變阻器應選 電流表應選 2 在圖實 9 2中用筆畫線代替導線 把實驗儀器連接成完整的實驗電路 圖實 9 2 3 利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在I U坐標系中 描繪出了圖實 9 3所示的小電珠的伏安特性曲線 根據(jù)此圖給出的信息 可以判斷出圖實 9 4中正確的是 圖中P為小電珠功率 圖實 9 3 圖實 9 4 圖實 9 5 答案 1 R1A2 2 見解析圖 3 BD 例2 2010 浙江高考 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實驗中 某同學測得電流 電壓的數(shù)據(jù)如下表所示 1 用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線 2 為了探究燈絲電阻與溫度的關系 已作出電阻隨電流的變化曲線如圖實 9 6所示 請指出圖線的特征 并解釋形成的原因 圖實 9 6 解析 1 圖實 9 7 2 電阻隨電流增大存在三個區(qū)間 電阻隨電流的變化快慢不同第一區(qū)間電流很小時 電阻變化不大 第二區(qū)間燈絲溫度升高快 電阻增大快 第三區(qū)間部分電能轉化為光能 燈絲溫度升高變慢 電阻增大也變慢 答案 見解析 1 在描繪小燈泡的伏安特性曲線時 采用如圖實 9 8所示的電路 實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時 電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動 下列原因可能的是 A 燈泡中燈絲已燒斷B 滑片接觸不良C 燈泡內部短路D 滑動變阻器A端接觸不良 圖實 9 8 解析 由圖知 若電壓表的電阻無窮大 移動滑片時 因電流表示數(shù)有變化 故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點 故A錯 若滑片接觸不良 電路中不可能有電流 故B錯 若滑動變阻器A端接觸不良 滑片移動時電流表和電壓表讀數(shù)均變 故D錯 若燈泡內部短路則燈泡兩端電壓為零 電壓表指針不變 移動滑片時 只有電流表指針變化 故選C 答案 C 2 在如圖實 9 9甲所示的電路中 電源電動勢為3 0V 內阻不計 L1 L2 L3為三個相同規(guī)格的小燈泡 這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示 當開關S閉合后 圖實 9 9 A 通過L1的電流為通過L2的電流的2倍B L1的電阻為7 5 C L1消耗的電功率為0 75WD L2消耗的電功率為0 375W 答案 C 3 2011 馬鞍山質檢 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實驗中 1 下面有四個電路圖 你在實驗中采用的電路圖是 圖實 9 1 2 在實驗中得到的小燈泡的I U特性曲線是一條 線 填 直 或 曲 這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而 填 增大 減小 或 不變 解析 1 電流表應外接 變阻器應采用分壓電路 選D 2 小燈泡的燈絲是金屬做的 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大 所以小燈泡的I U特性曲線是一條曲線 這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大 答案 1 D 2 曲增大 4 用圖實 9 11 a 中所給的實驗器材測量一個 12V 5W 的小燈泡在不同電壓下的功率 其中電流表有3A和0 6A兩擋 內阻可忽略 電壓表有15V和3V兩擋 內阻很大 測量時要求加在燈泡兩端的電壓可連續(xù)地從0V調到12V 圖實 9 11 1 按要求在實物圖上連線 2 某次測量時電流表的指針位置如圖 b 所示 其計數(shù)為 A 解析 對于 12V 5W 的小燈泡其額定電流大約是I 5 12A 0 6A 故安培表的量程應選0 0 6A 根據(jù)測量要求 電壓連續(xù)地從0V調到12V 應接成分壓電路 又因為電流表內阻可忽略 電壓表內阻很大 對電路無影響 電流表內接或外接都可以 故電路連接如圖所示 電流表讀數(shù)為0 24A 答案 1 見解析圖 2 0 24 5 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實驗中 除有一標有 6V 1 5W 的小燈泡 導線和開關外 還有 A 直流電源6V 內阻不計 B 直流電流表0 3A 內阻0 1 以下 C 直流電流表0 300mA 內阻約為5 D 直流電壓表0 10V 內阻約為15k E 滑動變阻器10 2AF 滑動變阻器1k 0 5A實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量 1 實驗中電流表應選用 滑動變阻器應選用 均用序號表示 2 在方框內畫出實驗電路圖 3 試將圖實 9 12所示器材連成實驗電路 圖實 9 12 答案 1 CE 2 實驗電路如圖所示 3 實物圖連線如圖所示 6 有一個標有 12V 24W 的燈泡 為了測定它在不同電壓下的實際功率和額定電壓下的功率 需測定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流 現(xiàn)有如下器材 A 直流電源15V 內阻可不計 B 直流電流表0 0 6A 3A 內阻0 5 0 1 C 直流電流表0 300mA 內阻約5 D 直流電壓表0 3V 15V 內阻約3k 15k E 直流電壓表0 25V 內阻約200k F 滑動變阻器10 5AG 滑動變阻器1k 3A 1 實驗臺上已放置開關 導線若干及燈泡 為了完成實驗 需要從上述器材中再選用 用序號字母表示 2 在下面的虛線框內畫出最合理的實驗原理圖 3 若測得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關系的圖線如圖實 9 13所示 由這條曲線可得出 正常發(fā)光條件下 燈絲消耗的電功率是 圖實 9 13 4 如果燈絲電阻與 t 273 的大小成正比 其中t為燈絲攝氏溫度值 室溫t 27 則正常發(fā)光時燈絲的溫度是 答案 1 ABDF 2 見解析圖 3 23 2W 4 1587 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全