2019年度高考物理一轮复习第八章恒定电流实验九描绘小电珠的伏安特性曲线课件.ppt

1、第八章 恒定电流,实验九描绘小电珠的伏安特性曲线,过好双基关,1.实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和 的关系.2.实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、 、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.,温度,滑动变阻器,图1,(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.,3.实验步骤(1)画出电路图(如图1甲所示).,(3)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，并将测量数据填入自己设计的表格中.(4)数

2、据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点.将描出的点用 的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线.,平滑,4.实验器材选取(1)原则：安全；精确；操作方便.(2)具体要求电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的 以上.从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻 的滑动变阻器，分压式接法要选用 阻值的滑动变阻器.,相近,较小,1.注意事项(1)电路的连接方式：电

3、流表应采用 接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大.滑动变阻器应采用 接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化.(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.,外,分压式,(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差. 2.误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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 于真实值.

4、(2)测量时读数带来误差.(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.,大,研透命题点,例1(2017全国卷23)某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.,命题点一教材原型实验,基础考点自主悟透,答案,解析,答案见解析图,解析电压表量程为3 V，要求能够实现在03.

5、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 故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示.,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”).,(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图2(a)所示.,答案,解析,图2,增大,增大,解析由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)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器

6、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.(结果均保留两位小数),答案,解析,0.39,1.17,解析当滑动变阻器的阻值最大为9.0 时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E0UI(Rr)得U10I4，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E0UI(Rr)得，IU4，作出图线如图所示.由交点坐标可得，U23.70 V，I2315 mA，最大的功率为P2U2I21.17 W.,解析由

7、于灯泡的电阻大约在几欧左右，为了便于测量，滑动变阻器选择010 的.,变式1小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，将实验数据记录在下表中：,答案,解析,(1)实验室有两种滑动变阻器供选择：A.滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流3 A)B.滑动变阻器(阻值范围02 000 、额定电流1 A)实验中选择的滑动变阻器是 .(填写字母序号),(2)在图3甲中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整.,答案,解析,图3,答案见解析图,解析由于灯泡的电压和电流从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法；电流表采用外接法.实物连线图如图甲所示.,(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至 (选填“左”

8、或“右”)端.,答案,解析,左,解析为了保护测量电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至最左端.,(4)利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的UI图线.,解析,答案,答案见解析图,解析小灯泡的UI图线如图乙所示.,(5)他们在UI图象上找到小灯泡工作电压为2.0 V时坐标点，计算此状态的电阻值时，小明提出用图象上该点曲线斜率表示小灯泡的阻值；小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值.你认为 (选填“小华”或“小明”)的方法正确.,答案,解析,小华,解析根据欧姆定律知，R 电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率，故小华正确.,变式2(2017广东华南三校联考)为探究小灯泡L的伏安特性曲线，提供

9、了以下器材：小灯泡L：规格“4.0 V2.8 W”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r20.2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干.,(1)某同学设计了如图4甲所示的电路来进行测量，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 ，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，电压表的读数为 V，此时L的电阻为 .,答案,解析,图4,左端,2.30,5,解析为保证安全且不损坏电路元件，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于左

10、端.题图乙电压表量程为3 V，则读数为2.30 V，L的电阻R 5 .,(2)要想更准确完整地描绘出L的伏安特性曲线，需要重新设计电路.请你利用所提供器材，在图5中的虚线框中补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号.,答案,解析,图5,答案见解析图,解析如图所示,(3)根据实验测得的数据，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图6，若将该灯泡接到E1.5 V、r3.0 的电源两端，则灯泡实际消耗的功率P_ W.(结果保留两位有效数字),答案,解析,图6,0.18,解析在图中画出电源的IU图线，由两图象交点可知，灯泡两端电压U0.9 V，电流I0.20 A，灯泡实际功率P0.90.20 W0.18 W.

11、,(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图7(a)所示，读数为 .据此应选择图中的 (填“(b)”或“(c)”)电路进行实验；,例2某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等.,答案,解析,命题点二实验拓展与创新,能力考点师生共研,图7,10,(b),解析由题图(a)可知，多用电表的读数为10 ，由于元件的电阻较小，电路应选用电流表外接法，即选择图(b)电路.,(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐 (填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元

12、件X换成元件Y，重复实验；,答案,解析,增大,解析当滑动变阻器的滑片向右移时，电流表的示数增大.,(3)如图(d)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件 (填“X”或“Y”)是非线性元件；,答案,解析,Y,解析由于元件Y的UI图线是曲线，因此Y是非线性元件.,(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路图如图(e)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V.利用图(d)可算得E V.r (结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表).,答案,解析,3.2,0.50,解析设线性元件的电阻为R，由UI图

13、线可知，R 10 ，则S1、S2均闭合时，E0.3 A(10 r)，S1闭合、S2断开时，E0.1 A(10 21 r)，解得E3.2 V，r0.50 .,变式3某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图8所示，图中定值电阻R1 k，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 k；电源电动势E为12 V，内阻不计.,图8,解析滑动变阻器A允许的最大电压为0.3200 V60 V12 V，滑动变阻器B两端所能加的最大电压为0.520 V10 V12 V，为保证安全，滑动变阻器应选A.,(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A.阻值0200 ，额定电流0.3 AB.阻值020 ，额定电流0.5 A应选的滑动变阻器是 (填“A”或“B”).正确接线后，测得数据如下表：,答案,解析,(2)由以上数据分析可知，电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)；,答案,解析,P,解析由表中实验数据可知，电学元件电阻的最小测量值约为：R 1 163.6 ，电流表内阻约为5 ，电压表内阻约为10 k，相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此电压表应并联在M与P之间.,(3