2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線課件 教科版.ppt

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1、,大一輪復(fù)習(xí)講義,實(shí)驗九描繪小電珠的伏安特性曲線,,第八章恒定電流,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn),,過好雙基關(guān),,,1.實(shí)驗原理 (1)測多組小電珠的U、I的值，并繪出IU圖像； (2)由圖線的斜率反映電流與電壓和 的關(guān)系. 2.實(shí)驗器材 小電珠“3.8 V,0.3 A”、電壓表“03 V15 V”、電流表“00.6 A3 A”、 、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.,,基本實(shí)驗要求,,,溫度,滑動變阻器,3.實(shí)驗步驟 (1)畫出電路圖(如圖1甲所示). (2)將小電珠、電流表、電

2、壓表、滑動變 阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如 圖乙所示的電路. (3)測量與記錄 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)填入自己設(shè)計的表格中. (4)數(shù)據(jù)處理 在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系. 在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn). 將描出的點(diǎn)用 的曲線連接起來，得到小電珠的伏安特性曲線.,平滑,圖1,4.實(shí)驗器材選取 (1)原則：安全；精確；操作方便. (2)具體要求 電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A. 用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實(shí)際最大電流. 電壓表或電流表的量程不能小

3、于被測電壓或電流的最大值. 電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的 以上. 從便于操作的角度來考慮，限流式接法要選用總阻值與待測電阻 的滑動變阻器，分壓式接法要選用總阻值 的滑動變阻器.,相近,較小,1.注意事項 (1)電路的連接方式： 電流表應(yīng)采用 接法：因為小電珠(3.8 V,0.3 A)的電阻很小，與量程為0.6 A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大. 滑動變阻器應(yīng)采用 接法：目的是使小電珠兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化. (2)閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為0的一端，使開關(guān)閉合時小電珠的電壓能從0開始變化，同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小電珠兩端電壓

4、過大而燒壞燈絲.,,規(guī)律方法總結(jié),,,外,分壓式,(3)IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差. 2.誤差分析 (1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，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 于真實(shí)值. (2)測量時讀數(shù)帶來誤差. (3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差.,大,,,研透命題點(diǎn),,例1(2017全國卷23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表 (量程3 V，內(nèi)阻3 k)；電流表 (量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 )；固定電阻R0(阻值1 00

5、0 )；滑動變阻器R(阻值09.0 )；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干. (1)實(shí)驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，在虛線框中畫出實(shí)驗電路原理圖.,,,,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗,答案見解析圖,解析電壓表量程為3 V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，需要給電壓表串聯(lián)一個定值電阻擴(kuò)大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動變阻器采用分壓式接法，小燈泡的電阻RL 11.875 ，因 ，故電流表用外接法，實(shí)驗電路原理圖如圖所示.,(2)實(shí)驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示. 由實(shí)驗曲線可知，隨著電流的增加小

6、燈泡的電阻______(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率______(填“增大”“不變”或“減小”).,圖2,解析由I-U圖像知，圖像中的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大，根據(jù)電阻定律R 知，燈絲的電阻率增大.,增大,增大,(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為______ W，最大功率為______ W.(結(jié)果均保留兩位小數(shù)),0.39,1.17,解析當(dāng)滑動變阻器的阻值最大為9.0 時，電路中的電流最小，

7、燈泡實(shí)際功率最小，由E0UI(Rr)得U10I4，作出圖線如圖所示.,由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U11.78 V，I1221 mA，P1U1I10.39 W；當(dāng)滑動變阻器電阻值R0時，燈泡消耗的功率最大，由E0UI(Rr)得，IU4，作出圖線如圖所示.由交點(diǎn)坐標(biāo)可得，U23.70 V，I2315 mA，最大的功率為P2U2I21.17 W.,變式1(2018山東省泰安市上學(xué)期期末)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性曲線，所使用的器材有： 小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)； 電壓表V(量程5 V，內(nèi)阻3 k)； 電流表A(量程0.3 A，內(nèi)阻0.5 )； 固定電阻R0(阻值1.0 )； 滑動變阻

8、器R(阻值09.0 ) 電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)； 開關(guān)S，導(dǎo)線若干；,(1)實(shí)驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在00.32 A的范圍內(nèi)對小燈泡進(jìn)行測量，利用上述器材，設(shè)計電路，在虛線框中畫出實(shí)驗電路原理圖.,答案見解析圖,解析因本實(shí)驗需要電流從零開始調(diào)節(jié)，因此應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法；由于電流表量程較小，為了擴(kuò)大電流表量程，將R0和電流表并聯(lián)，因并聯(lián)后的電流表內(nèi)阻RA滿足 ，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：,(2)實(shí)驗測得該小燈泡的伏安特性曲線如圖3甲所示.由實(shí)驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_____(填“增大”“不變”或“減小”)；設(shè)A為實(shí)驗曲線上的某點(diǎn)，過A點(diǎn)的切線斜率為k1，坐

9、標(biāo)原點(diǎn)與A點(diǎn)連線的斜率為k2，在對應(yīng) A點(diǎn)時小燈泡的電阻為______.,增大,圖3,(3)用另一電源E0(電動勢3 V，內(nèi)阻1.0 )和題給器材連接成如圖乙所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為____________________ W.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字),0.21(0.200.23均可),解析當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最大時，燈泡的功率最小，將R等效為電源內(nèi)阻，則電源電動勢為3 V，等效內(nèi)阻為10 ，則有：U310I.作出電源的IU圖像如圖中直線所示. 由圖線交點(diǎn)可知，燈泡電壓為U1.12 V，電流I188

10、 mA0.188 A，則最小功率PUI1.120.188 W0.21 W.,變式2(2018河南省鶴壁市調(diào)研)給定下列器材來研究某一小燈泡L的伏安特性曲線. A.規(guī)格為“9 V9 W”的小燈泡L一個 B.直流電流表 (量程50 mA，內(nèi)阻r1為30 ，示數(shù)用I1表示) C.直流電流表 (量程0.2 A，內(nèi)阻r2為6 ，示數(shù)用I2表示) D.直流電壓表 (量程6 V，內(nèi)阻約為20 k，示數(shù)用U1表示) E.直流電壓表 (量程10 V，內(nèi)阻約為30 k，示數(shù)用U2表示) F.定值電阻R，阻值為1.2 G.直流電源，電動勢E12 V，內(nèi)阻不計 H.滑動變阻器a，最大阻值為500 I.滑動變阻

11、器b，最大阻值為10 J.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干,(1)為了減小實(shí)驗誤差，更好地描繪小燈泡的伏安特性曲線，滑動變阻器應(yīng)選用__(填寫對應(yīng)器材前的字母序號)，其理由是滑動變阻器在電路中應(yīng)起_____(填“分壓”或“限流”)作用.,解析本實(shí)驗要測量小燈泡的伏安特性曲線，故小燈泡兩端的電壓要從0開始變化，則滑動變阻器應(yīng)該起分壓作用，故應(yīng)選用總阻值較小的I.,I,分壓,(2)在虛線框中畫出實(shí)驗原理圖.,解析對小燈泡由IL 1 A可知，所給電流表的量程都較小，故應(yīng)改裝為量程較大的電流表.利用 與定值電阻R并聯(lián)，恰好可以改裝成量程為1.2 A的電流表，由于小燈泡額定電壓為9 V，故選擇量程為10 V的電壓表

12、.由于電流表的內(nèi)阻已知，選擇電流表內(nèi)接法，故電路圖如圖所示.,答案見解析圖,(3)用所選器材的示數(shù)分別寫出小燈泡兩端電壓UL和電流IL的表達(dá)式UL________，IL_____. (4)測量多組UL、IL數(shù)據(jù)，作出小燈泡的伏安特性曲線.,解析由電路圖可得U2ULUR，而URUA2I2r2， 故ULU2I2r2U26I2，ILI2IRI2 6I2.,U26I2,6I2,例2(2018山西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體期末)太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學(xué)器件.某實(shí)驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的IU特

13、性.所用的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)S及導(dǎo)線若干.,,,,命題點(diǎn)二實(shí)驗拓展與創(chuàng)新,圖4,(1)為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗電路應(yīng)選用圖4甲中的____(填“a”或“b”).,a,解析用題圖a可以在電池板上得到從零開始的電壓，故應(yīng)選a圖；,(2)該實(shí)驗小組根據(jù)實(shí)驗得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的IU圖像.由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時，太陽能電池板的電阻______(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時，太陽能電池板的電阻為________ .,很大,1 000,解析由題圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時，通過太陽能電池板的電流幾乎為零，故太陽

14、能電池板的電阻很大；當(dāng)電壓為2.80 V時，電流為2.8 mA，則可知太陽能電池板的電阻為R 1 000 ；,(3)當(dāng)有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖丙所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時的電動勢為_____ V.若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是____________________%.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),解析由UI圖線可知，電池板作為電源時的電動勢為2.80 V；若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，則畫出此電阻的UI圖線，與電池板的UI圖線交于一點(diǎn)，讀出U1.80 V，I1.

15、80 mA，該電池板的效率是 100% 100%64.3%.,2.80,64.3(64.164.5均對),變式3(2018四川省涼山州三模)某實(shí)驗小組要探究一小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率，實(shí)驗電路如圖5甲所示：,(1)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)在____端.(填“a”或“b”),解析此電路是分壓電路，滑動變阻器的aP部分與小燈泡并聯(lián)，開始時應(yīng)使小燈泡兩端電壓最小，故滑片應(yīng)置于a端；,a,圖5,(2)閉合開關(guān)，把滑片P向另一端移動過程中，發(fā)現(xiàn)電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)且讀數(shù)幾乎不變，則電路中出現(xiàn)故障的元件可能是_____.(填“A”或“B”) A.小燈泡B.滑

16、動變阻器,解析電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)，說明燈泡所在電路正常，電壓表與電流表讀數(shù)幾乎不變，說明滑動變阻器沒有起到應(yīng)有的作用，故可能存在故障的是滑動變阻器，故選B；,B,(3)該小組根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示，可判定在圖乙中小燈泡的功率P與加在其兩端電壓的平方U2的圖像正確的是___.(選填“1”、“2”或“3”),解析由P ，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，P隨U2的變化變緩，即圖線為3；,3,(4)某同學(xué)將兩個完全相同的這種小燈泡并聯(lián)接在電源兩端，已知電源的電動勢E3 V、內(nèi)阻r2 ，則此時每個小燈泡的實(shí)際功率為______________.(結(jié)

17、果保留兩位有效數(shù)字),解析燈泡兩端的電壓為U，流過每個燈泡的電流為I，則EU2Ir，得U34I，在題圖丙中畫出電源的UI圖線如圖所示 交點(diǎn)坐標(biāo)U2.20 V，I0.20 A，所以每個小燈泡的實(shí)際功率為：PUI0.44 W.,0.44(0.420.46),變式4(2018江西省七校第一次聯(lián)考)某實(shí)驗小組設(shè)計了如圖6甲所示的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內(nèi)阻RV約10 k，電流表量程為0.5 A，內(nèi)阻RA4.0 ，R為電阻箱.,圖6,(1)該實(shí)驗小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下的電壓表示數(shù)U1、電流表示數(shù)I和電阻箱的阻值R

18、，在IU坐標(biāo)系中，將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示.為了完成該實(shí)驗，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在___(選填“a”或“b”)點(diǎn)；,a,解析利用伏安法測電阻，由題圖乙中曲線可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以采用電流表采用外接法，故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點(diǎn)；,(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計算可得外電路的電壓U2，U2的計算式為_________________；(用U1、I、R和RA表示),U2U1I(RRA),解析路端電壓U2等于外部各部分上的電壓之和，則根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知外電壓U2U1I(RRA),(3)實(shí)驗小組利用(2)中的公式，計算出

19、各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在IU坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖像分析可知，電源的電動勢E___ V，內(nèi)電阻r________________ ；,解析直線與U軸的交點(diǎn)為電動勢，直線的斜率絕對值的倒數(shù)為內(nèi)阻的大??；由題圖乙中直線可知電源的電動勢為6.0 V，內(nèi)電阻為r 5.0 .,6.0,5.0(4.85.2均可),(4)實(shí)驗中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5 時，熱敏電阻消耗的電功率P____________________ W.(保留兩位有效數(shù)字),解析等效電源內(nèi)阻r04.0 5.0 8.5 17.5 ； 在題圖乙中作等效電源的IU圖像，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(2.1,0.22)，所以熱敏電阻的電功率為P2.10.22 W0.46 W.,0.46(0.440.48均可),