高考物理一輪復習 第7章 實驗8 描繪小電珠的伏安特性曲線課件.ppt

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實驗八 描繪小電珠的伏安特性曲線,注意事項 1．電流表外接法：本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。 2．滑動變阻器應采用分壓式連接 本實驗要作出I－U圖像，要求測出一組包括零在內的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。 3．保護元件安全：為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于圖中的a端。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。,誤差分析 1．由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值。 2．測量時讀數(shù)帶來誤差。 3．在坐標紙上描點、作圖帶來誤差。,[例1] 有一個小電珠上標有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個電珠的I－U圖線，現(xiàn)有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內阻10 kΩ) B．電壓表(0～15 V，內阻20 kΩ) C．電流表(0～3 A，內阻0.4 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內阻1.0 Ω) E．滑動變阻器(10 Ω，2 A) F．滑動變阻器(500 Ω，1 A) G．學生電源(直流6 V)、開關、導線若干,熱點一 實驗原理的理解和電路的連接,(1)實驗時，選用圖甲而不選用圖乙的電路圖來完成實驗，請說明理由：________________________________。 圖1 (2)實驗中所用電壓表應選用________，電流表應選用________________，滑動變阻器應選用___________。(用序號字母表示),,,(3)把圖2中所示的實驗器材按圖1用筆畫線代替導線連接成實物電路圖。 圖2,,,(3)按圖1連接實物電路，如圖所示。 答案 (1)描繪電珠的I－U圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù) (2)A D E (3)見解析圖,,,[變式訓練] 1．(2016江西上饒中學一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除標有“6 V、1.5 W”的小燈泡、導線和開關外，還有： A．直流電源6 V(內阻不計) B．直流電流表0～3 A(內阻0.1 Ω以下) C．直流電流表0～300 mA(內阻約為5 Ω) D．直流電壓表0～15 V(內阻約為15 kΩ) E．滑動變阻器“10 Ω 2 A” F．滑動變阻器“1 kΩ 0.5 A” 實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測幾次。,圖3 (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)試按要求在虛線方框3甲中畫出電路圖。 (3)根據(jù)電路圖將圖乙中所示器材連成實驗電路。,解析 (1)小燈泡的額定電流為0.25 A，估算其電阻為24 Ω，故為精確測量，電流表選C；為方便調節(jié)，滑動變阻器選E。 (2)小燈泡內阻較小，故電流表采用外接法，滑動變阻器電阻相對燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開始調節(jié)，故滑動變阻器選用分壓式接法。 (3)實物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動變阻器下面兩個接線柱直接連在電源和開關兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動變阻器的上接線柱上，另一端接在開關離電源遠的那個接線柱上，最后連接電壓表。(要注意電流進出電表必須正進負出),答案 (1)C E (2)如圖所示,,(3)如圖所示,熱點二 實驗數(shù)據(jù)處理與分析 [例2] [2015福建理綜，19(2)]某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖4甲所示，現(xiàn)已完成部分導線的連接。 ①實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接；,圖4,②某次測量，電流表指針偏轉如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________A； ③該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為________W(保留兩位小數(shù))。,答案 ①連線如圖 ②0.44 ③4 2.25,,[變式訓練] 2．小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大。某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗來描繪小燈泡的伏安特性曲線。實驗可供選擇的器材有： A．小燈泡(2.5 V,1.2 W) B．電流表(量程0～0.6 A，內阻r＝1 Ω) C．電壓表(量程0～3 V，內阻未知) D．滑動變阻器R2(0～5 Ω，額定電流1 A) E．電源(E＝3 V，內阻不計) F．定值電阻R0(阻值6 Ω) G．開關一個和導線若干,(1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，且能盡量減小系統(tǒng)誤差，在虛線框內畫出完整的實驗電路圖。 圖5,,(2)按照正確的電路圖，該同學測得實驗數(shù)據(jù)如下：I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實際電壓。請通過計算補全表格中的空格，然后在如圖5坐標紙中畫出小燈泡的伏安特性曲線。,解析 (1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，故采用滑動變阻器的分壓式接法；本題電流表的內阻已知為1 Ω，其內壓降可算出，為了盡量減小系統(tǒng)誤差，故采用電流表內接法。實驗電路如圖甲所示。,,甲,(2)小燈泡兩端的電壓等于電壓表的讀數(shù)減去電流表兩端的電壓。因為電流表內阻為1 Ω，故電流表兩端的電壓值與電流表的讀數(shù)相等。,小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。 乙 答案 見解析,熱點三 實驗的拓展與創(chuàng)新 以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點。 1．以實驗原理及實驗方法為基礎，探究小燈泡功率與電壓的關系。 2．實驗對象的變遷,,3．數(shù)據(jù)處理方式的改進 采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。,[例3] [2015廣東理綜，34(2)]某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內阻約為3 kΩ)、電流表(內阻約為1 Ω)、定值電阻等。,圖6,①使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“1”歐姆擋測量，示數(shù)如圖6(a)所示，讀數(shù)為________Ω。據(jù)此應選擇圖6中的 ________(填“b”或“c”)電路進行實驗。 ②連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應的電壓；將元件X換成元件Y，重復實驗。,③圖7(a)是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U－I圖線，由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件。 圖7,,,④該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21 Ω的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內阻r，電路如圖7(b)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V，利用圖7(a)可算得E＝_______V，r＝_______Ω(結果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。 解析 ①歐姆表的讀數(shù)R＝示數(shù)倍率，得R＝10 Ω；根據(jù) 實驗電路產生誤差的原因知應選用電流表外接，故選擇“b”電路進行實驗。 ②滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，R左增大，待測電阻兩端的電壓增大，所以電流表的示數(shù)增大。,答案 ①10 b ②增大 ③Y ④3.2 0.50,[變式訓練] 3．2013年12月14日晚上9點14分左右嫦娥三號月球探測器平穩(wěn)降落在月球虹灣，并在4分鐘后展開太陽能電池帆板。這是中國航天器第一次在地外天體成功軟著陸，中國成為繼美國、前蘇聯(lián)之后第三個實現(xiàn)月面軟著陸的國家。太陽能電池在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組用測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池在沒有光照時(沒有儲存電能)的I－U特性。所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關S及導線若干。,(1)為了達到上述目的，應選用圖8中的哪個電路圖：________(填“甲”或“乙”)。 圖8,,(2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖9所示的I－U圖像。由圖可知，當電壓小于2.0 V時，太陽能電池的電阻________(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.8 V時，太陽能電池的電阻約為________Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 答案 (1)甲 (2)很大 1.0103,圖9,