江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线讲义含解析.pdf
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1、实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1实验原理 (1)测多组小灯泡的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 小灯泡“3.8V,0.3A” 、电压表“03V15V” 、电流表“00.6A3A” 、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)将小灯泡、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 移动滑动变阻器的滑动触头位置,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
2、 (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,得到小灯泡的伏安特性曲线 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 0.6A. 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,限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器,分压式接法 要选用较小阻值的滑动变阻器 5注意事项 (1)电路的连接
3、方式 电流表应采用外接法:因为小灯泡(3.8V,0.3A)的电阻很小,与量程为 0.6A 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:目的是使小灯泡两端的电压能从 0 开始连续变化 (2)闭合开关 S 前, 滑动变阻器的滑动触头应移到使小灯泡分得电压为 0 的一端, 使开关闭合 时小灯泡的电压能从 0 开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而 烧坏灯丝 (3)IU图线在U1.0V 左右将发生明显弯曲,故在U1.0V 左右绘点要密,以防出现较大 误差 6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,
4、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 为描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验室备有下列器材: A小灯泡(额定电压 3V,额定电流 600mA) B电流表 A1(量程 00.6A,内阻约为 0.5) C电流表 A2(量程 03A,内阻约为 0.1) D电压表 V(量程 03V,内阻约为 10k) E滑动变阻器R1(010,2A) F滑动变阻器R2(0500,1A) G直流电源E(约 3V) H开关、导线若干 图 2 (1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_(以上均填器材代号) (2)请根据所
5、选器材补充完整图 2 甲实验原理图,并标明所选器材代号 (3)正确实验,测量出多组数据,以灯泡两端的电压U为横轴,电流表的示数I为纵轴,描点 如图乙所示,请在图中作出小灯泡的伏安特性曲线 (4)上述实验过程中,小虎同学不慎将所选滑动变阻器损坏,便选用另一滑动变阻器,重新连 成完整电路,闭合开关,从最左端向最右端缓慢匀速移动滑动变阻器滑片的过程中,观察到 电流表和电压表的示数变化情况是_. 答案 (1)A1 R1 (2)、 (3)见解析图 (4)开始示数一直较小, 几乎不变, 滑片接近最右端时, 示数突然变大 解析 (1)灯泡的额定电流为 600mA,因此电流表应选择 0.6A 量程的 A1;本
6、实验采用滑动变 阻器分压接法,因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1; (2)根据原理可知,本实验应采用滑动变阻器分压接法,同时灯泡内阻较小,故电流表采用外 接法,实验原理图如图甲所示; (3)小灯泡的伏安特性曲线如图乙; (4)因另一滑动变阻器R2的阻值为 500 较大,比小灯泡电阻大的多,则在滑动变阻器滑片 开始滑动的阶段,滑动变阻器与小灯泡并联后的阻值一直很小,所以电压表和电流表的读数 会一直很小,当滑动变阻器滑片接近最右端时,小灯泡两端的电压会突然接近电源电压,则 此时电压表和电流表的读数会突然增大 变式 1 (2018泰州中学考试)小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,将实
7、验数据记录在下表中: 电压U/V0.000.200.400.701.001.301.702.102.50 电流I/A0.000.140.240.260.370.400.430.450.46 (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 3A) B滑动变阻器(阻值范围 02000、额定电流 1A) 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 (3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑至最_(选填“左”或“右”)端 (4)利用表中数据,在图乙中画出小灯泡的UI图线 图 3 (5)他们在UI图象上找到小灯泡工作电
8、压为 2.0V 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切线的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 (1)A (2)见解析图 (3)左 (4)见解析图 (5)小华 解析 (1)由于灯泡的电阻大约为几欧,为了便于调节,滑动变阻器选择 010 的 (2)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,电压表选择 03V 量程,电流表采用外接法实物连线图如图甲所示 (3)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)小灯泡的UI图线如图乙所示 (5)根据欧姆定
9、律知,R ,电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率,故小华的方法正确 U I 命题点二 实验的拓展与创新命题点二 实验的拓展与创新 例 2 (2018南京市、盐城市一模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,甲、乙、丙 三位学生用导线按如图 4 甲所示方式连接好电路,电路中所有元件都完好,且电压表和电流 表已调零闭合开关后: 图 4 (1)甲学生发现电压表示数为 2V,电流表的示数为零,小灯泡不亮,这是由于导线_ 断路; (2)乙学生发现电压表的示数为零, 电流表的示数为 0.3A, 小灯泡亮, 这是由于导线_ 断路; (3)丙学生发现反复调节滑动变阻器,小灯泡亮度发生变化,但电压表、电流表的示
10、数都不能 调为零,这是由于导线_断路; (4)电路检查完备后,用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线, 如图乙所示现将它与 19 的定值电阻R串联,接在电动势为 8V、内阻为 1 的电源上, 则小灯泡的实际功率是_W. 答案 (1)d (2)h (3)g (4)0.6 解析 (1)电压表示数为 2V,说明连接电压表的导线正常,电流表示数为零且灯泡不亮,说 明电路断开,所以应为d导线断路; (2)电流表有示数且小灯泡亮,说明连接灯泡和电流表、电源的导线正常,电压表示数为零, 说明电压表没有接入电路,所以应为h导线断路; (3)发现反复调节滑动变阻器, 小灯泡亮度发生变化,
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