2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(guò)好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識(shí) 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(guò)好雙基關(guān),,,1.實(shí)驗(yàn)原理 (1)測(cè)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(yàn)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(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.,,基本實(shí)驗(yàn)要求,,,溫度,滑動(dòng)變阻器,3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)畫(huà)出電路圖(如圖1甲所示). (2)將小電珠、電流表、電

2、壓表、滑動(dòng)變 阻器、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如 圖乙所示的電路. (3)測(cè)量與記錄 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左 右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)的點(diǎn). 將描出的點(diǎn)用 的曲線連接起來(lái)，得到小電珠的伏安特性曲線.,平滑,圖1,4.實(shí)驗(yàn)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(guò)0.6 A. 用電器的額定電流不能小于通過(guò)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(cè)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(mǎn)刻度的 以上. 從便于操作的角度來(lái)考慮，限流式接法要選用總阻值與待測(cè)電阻 的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用總阻值 的滑動(dòng)變阻器.,相近,較小,1.注意事項(xiàng) (1)電路的連接方式： 電流表應(yīng)采用 接法：因?yàn)樾‰娭?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(shí)，電流表的分壓影響很大. 滑動(dòng)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(kāi)始連續(xù)變化. (2)閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)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(kāi)關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓能從0開(kāi)始變化，同時(shí)也是為了防止開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)因小電珠兩端電壓

4、過(guò)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(wú)窮大，會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值 于真實(shí)值. (2)測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差. (3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差.,大,,,研透命題點(diǎn),,例1(2017全國(guó)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(dòng)變阻器R(阻值09.0 )；電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì))；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干. (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖.,,,,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),答案見(jiàn)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(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，需要給電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開(kāi)始，故滑動(dòng)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(yàn)電路原理圖如圖所示.,(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示. 由實(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)_____ W，最大功率為_(kāi)_____ W.(結(jié)果均保留兩位小數(shù)),0.39,1.17,解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為9.0 時(shí)，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(dòng)變阻器電阻值R0時(shí)，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(dòng)變阻

8、器R(阻值09.0 ) 電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì))； 開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干；,(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在00.32 A的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡進(jìn)行測(cè)量，利用上述器材，設(shè)計(jì)電路，在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖.,答案見(jiàn)解析圖,解析因本實(shí)驗(yàn)需要電流從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，因此應(yīng)采用滑動(dòng)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(mǎn)足 ，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：,(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡的伏安特性曲線如圖3甲所示.由實(shí)驗(yàn)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(yàn)曲線上的某點(diǎn)，過(guò)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(duì)應(yīng) A點(diǎn)時(shí)小燈泡的電阻為_(kāi)_____.,增大,圖3,(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)___________________ 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(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，燈泡的功率最小，將R等效為電源內(nèi)阻，則電源電動(dòng)勢(shì)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(lái)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(gè) 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(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻不計(jì) H.滑動(dòng)變阻器a，最大阻值為500 I.滑動(dòng)變阻

11、器b，最大阻值為10 J.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干,(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，更好地描繪小燈泡的伏安特性曲線，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__(填寫(xiě)對(duì)應(yīng)器材前的字母序號(hào))，其理由是滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)起_____(填“分壓”或“限流”)作用.,解析本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線，故小燈泡兩端的電壓要從0開(kāi)始變化，則滑動(dòng)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(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖.,解析對(duì)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(jiàn)解析圖,(3)用所選器材的示數(shù)分別寫(xiě)出小燈泡兩端電壓UL和電流IL的表達(dá)式UL________，IL_____. (4)測(cè)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(yáng)能電池板在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件.某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照時(shí)(沒(méi)有儲(chǔ)存電能)的IU特

13、性.所用的器材包括：太陽(yáng)能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.,,,,命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新,圖4,(1)為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗(yàn)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(kāi)始的電壓，故應(yīng)選a圖；,(2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)，太陽(yáng)能電池板的電阻______(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，太陽(yáng)能電池板的電阻為_(kāi)_______ .,很大,1 000,解析由題圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能電池板的電流幾乎為零，故太陽(yáng)

14、能電池板的電阻很大；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，電流為2.8 mA，則可知太陽(yáng)能電池板的電阻為R 1 000 ；,(3)當(dāng)有光照射時(shí)，太陽(yáng)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(shí)的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)____ V.若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個(gè)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(shí)的電動(dòng)勢(shì)為2.80 V；若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，則畫(huà)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(duì)),變式3(2018四川省涼山州三模)某實(shí)驗(yàn)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(yàn)電路如圖5甲所示：,(1)閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)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(dòng)變阻器的aP部分與小燈泡并聯(lián)，開(kāi)始時(shí)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(kāi)關(guān)，把滑片P向另一端移動(dòng)過(guò)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(dòng)變阻器,解析電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)，說(shuō)明燈泡所在電路正常，電壓表與電流表讀數(shù)幾乎不變，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器沒(méi)有起到應(yīng)有的作用，故可能存在故障的是滑動(dòng)變阻器，故選B；,B,(3)該小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(dòng)勢(shì)E3 V、內(nèi)阻r2 ，則此時(shí)每個(gè)小燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)_____________.(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(guò)每個(gè)燈泡的電流為I，則EU2Ir，得U34I，在題圖丙中畫(huà)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(gè)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(yàn)小組設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn).閉合開(kāi)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(yàn)，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(cè)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(guò)分析計(jì)算可得外電路的電壓U2，U2的計(jì)算式為_(kāi)________________；(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(yàn)小組利用(2)中的公式，計(jì)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(dòng)勢(shì)E___ V，內(nèi)電阻r________________ ；,解析直線與U軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率絕對(duì)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(dòng)勢(shì)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(yàn)中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5 時(shí)，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),