(2020年高考必考考点)选修3-1 第八章恒定电流实验九.doc
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1、实验九描绘小电珠的伏安特性曲线一、基本原理与操作原理电路图操作要领(1)连接电路:用导线进行实物连线(2)测量与记录:移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,填入自己设计的表格中(3)画图象:画IU图线二、数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。注意事项1电流表外接法:本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法。2滑动变阻器应采用分压式连接3保护元件安全:为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。加在小电
2、珠两端的电压不要超过其额定电压。误差分析1由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差,电流表外接,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值。2测量时读数带来误差。3在坐标纸上描点、作图带来误差。热点一教材原型实验命题角度实验原理及电路设计的考查【例1】某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:小灯泡L:规格“2.5 V0.5 A”电流表G1:满偏电流为1 mA,内阻为30 电流表G2:满偏电流为10 mA,内阻为30 电压表V:量程3 V,内阻为9 k标准电阻R1:阻值1 标准电阻R2:阻值0.05 滑动变阻器R:阻值范围为010 学生电源E,电动
3、势6 V,内阻不计开关S及导线若干。学习小组认为要想准确地描绘出小灯泡L完整的伏安特性曲线,需要重新改装电流表并设计电路。(1)电流表应该选_,标准电阻应该选_。(2)在虚线框中画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号。解析绘制小灯泡的伏安特性曲线,需要测量小灯泡的电压和电流,电压表量程3 V可以满足实验要求,电流表量程过小,需要并联小电阻以扩大量程。根据并联分流规律可知,电流表G1与标准电阻R2并联,可将量程扩大到0.6 A,满足实验需要。由于电流表和电压表内阻均已知,采用电流表内接或外接均可。答案(1)G1R2(2)如图所示命题角度数据处理及实验结果的应用【例2】(2017全国卷,23)某
4、同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 k);电流表(量程0.5 A,内阻0.5 );固定电阻R0(阻值1 000 );滑动变阻器R(阻值09.0 );电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图1 a所示。图1由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.
5、00 )和题给器材连接成图b所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为_ W,最大功率为_ W。(结果均保留2位小数)解析(1)电压表量程为3 V,要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程,题目中要求小灯泡两端电压从零开始,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡的电阻RL 11.875 ,所以,故电流表用外接法,如图所示。(2)由IU图象知,图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小,表示灯泡的电阻随电流的增大而增大,根据电阻定律R知,灯丝的电阻率增大。(3)当滑动变阻器的阻值最大为9
6、.0 时,电路中的电流最小,灯泡实际功率最小,由EUI(Rr)得IU,作出图线如图所示。由交点坐标可得U11.78 V,I1221 mA,P1U1I10.39 W;当滑动变阻器电阻值R0时,灯泡消耗的功率最大,由EUI(Rr)得,IU,即IU4,作出图线如图所示。由交点坐标可得,U23.68 V,I20.318 A,最大的功率为P2U2I21.17 W。答案(1)见解析(2)增大增大(3)0.391.17热点二实验拓展创新【例3】(2018全国卷,23)某实验小组利用如图2(a)所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标
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