2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第八章 实验九 Word版含解析.pdf
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1、实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线 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温度的关系 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” 、滑动变阻器、学 生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔 3实验步骤 (1)画出电路图(如图 1 甲所示) 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)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
2、入自 己设计的表格中 (4)数据处理 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 将描出的点用平滑的曲线连接起来,得到小电珠的伏安特性曲线 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 1 3 从便于操作的角度来考虑,限流式接法要选用总阻值与待测电阻相近的滑动变阻器,分压 式接法要选用总阻值较小的滑动
3、变阻器 1注意事项 (1)电路的连接方式: 电流表应采用外接法: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 滑动变阻器应采用分压式接法: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 (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
4、,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 命题点一 教材原型实验命题点一 教材原型实验 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
5、内对小灯泡的电压进行测量, 在虚线框中画出实验电 路原理图 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图 2(a)所示 图 2 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 1.00 )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(结果均保留两位小数) 答案 (1)见解析图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17 解析 (1)电压表量程为 3 V
6、,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 阻器采用分压式接法,小灯泡的电阻 RL 11.875 ,因,故电流表用外 U I 3.8 0.32 RL RA RV RL 接法,实验电路原理图如图所示 (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 l S (3)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 E0U I(Rr)得 U10I4,作出图线如图所示 由交点坐标
7、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. 变式 1 (2018山东省泰安市上学期期末)某同学研究小灯泡的伏安特性曲线,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 V(量程 5 V,内阻 3 k); 电流表 A(量程 0.3 A,内阻 0.5 ); 固定电阻 R0(阻值 1.0 ); 滑动变阻器 R(阻值 09.0 ) 电源
8、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 00.32 A 的范围内对小灯泡进行测量,利用上述器材,设计电路, 在虚线框中画出实验电路原理图 (2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图 3 甲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”);设 A 为实验曲线上的某点,过 A 点的 切线斜率为 k1,坐标原点与 A 点连线的斜率为 k2,在对应 A 点时小灯泡的电阻为_ 图 3 (3)用另一电源 E0(电动势 3 V,内阻 1.0 )和题给器材连接成如图乙所示的电路,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
9、开关 S,在 R 的变化范围内,小灯泡的最 小功率为_ W(结果保留 2 位有效数字) 答案 (1)见解析图 (2)增大 (3)0.21(0.200.23 均可) 1 k2 解析 (1)因本实验需要电流从零开始调节,因此应采用滑动变阻器分压接法;由于电流表量 程较小,为了扩大电流表量程,将 R0和电流表并联,因并联后的电流表内阻 RA满足, RL RA RV RL 故电流表采用外接法,故原理图如图所示: (3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,灯泡的功率最小,将 R 等效为电源内阻,则电源 电动势为 3 V,等效内阻为 10 ,则有:U310I.作出电源的 IU 图象如图中直线所示 由图线交
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