2020届高考物理总复习教科版课件:第8章 恒定电流 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线 .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 实验基础实验基础 核心探究核心探究 实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华 注意事项注意事项 1.1.电路的连接方式电路的连接方式 (1)(1)电流表应采用外接法电流表应采用外接法. . (2)(2)滑动变阻器应采用分压式接法滑动变阻器应采用分压式接法, ,目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化. . 2.2.闭合开关闭合开关S S前前, ,滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端, ,从而使开关闭合时小电珠从而
2、使开关闭合时小电珠 两端的电压能从零开始变化两端的电压能从零开始变化, ,同时同时, ,也为了防止开关刚闭合时小电珠因两端电压过大而烧坏灯丝也为了防止开关刚闭合时小电珠因两端电压过大而烧坏灯丝. . 3.I-U3.I-U图像在图像在U U0 0=1.0 V=1.0 V左右将发生明显弯曲左右将发生明显弯曲, ,故在故在U U0 0=1.0 V=1.0 V左右绘点要密左右绘点要密, ,以防出现很大误差以防出现很大误差. . 4.4.当小电珠电压接近额定电压值时当小电珠电压接近额定电压值时, ,要缓慢地增加到额定电压值要缓慢地增加到额定电压值, ,记录记录I I后马上断开开关后马上断开开关. . 5
3、.5.误差较大的点要舍去误差较大的点要舍去,I-U,I-U图像应是平滑曲线图像应是平滑曲线. . 误差分析误差分析 1.1.电表内阻对电路的影响会带来误差电表内阻对电路的影响会带来误差. . 2.2.电流表、电压表的读数带来误差电流表、电压表的读数带来误差. . 3.3.在坐标纸上描点、作图带来误差在坐标纸上描点、作图带来误差. . 核心探究核心探究 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路 探究点一 基础性实验探究点一 基础性实验 【典例典例1 1】 ( (20172017福建厦门期末福建厦门期末)LED)LED二极管的应用是非常广泛的二极管的应用是非常广泛的, ,某同学想要某同学想要 描绘某发光二
4、极管的伏安特性曲线描绘某发光二极管的伏安特性曲线, ,实验测得它两端的电压实验测得它两端的电压U U和通过它的电流和通过它的电流I I 的数据如下表所示的数据如下表所示: : 实验室提供了以下器材实验室提供了以下器材: : A.A.电压表电压表( (量程量程0 03 V,3 V,内阻约内阻约20 k)20 k) B.B.电压表电压表( (量程量程0 015 V,15 V,内阻约内阻约100 k)100 k) C.C.电流表电流表( (量程量程0 050 mA,50 mA,内阻约内阻约40 )40 ) D.D.电流表电流表( (量程量程0 00.6 A,0.6 A,内阻约内阻约2 )2 ) E.
5、E.滑动变阻器滑动变阻器( (阻值范围阻值范围0 020 ,20 ,允许最大电流允许最大电流2 A)2 A) F.F.电源电源( (电动势电动势6 V,6 V,内阻不计内阻不计) ) G.G.开关开关, ,导线导线 解析解析: :(1)(1)根据实验数据表可知电压最大为根据实验数据表可知电压最大为2.8 V,2.8 V,最大电流为最大电流为30 mA,30 mA,所以电所以电 压表应选择压表应选择A,A,电流表应选择电流表应选择C.C. (2)(2)通过估算二极管的阻值可知满足通过估算二极管的阻值可知满足 , ,所以电流表应用外接法所以电流表应用外接法, ,由于电由于电 流从零调流从零调, ,
6、所以变阻器应采用分压式接法所以变阻器应采用分压式接法, ,连线图如图所示连线图如图所示. . 答案答案: :(1)A(1)A C C (2)(2)图见解析图见解析 V x R R A x R R (1)(1)该同学做实验时该同学做实验时, ,电压表选用的是电压表选用的是 , ,电流表选用的是电流表选用的是 ( (填填 选项字母选项字母).). (2)(2)图图( (甲甲) )中的实物连线已经连了部分电路中的实物连线已经连了部分电路, ,请按实验要求将实物图中的连线请按实验要求将实物图中的连线 补充完整补充完整. . 解析解析: :(3)(3)画出的画出的I-UI-U图像如图所示图像如图所示.
7、. 答案答案: :(3)(3)图见解析图见解析 (3)(3)根据表中数据根据表中数据, ,请在图请在图( (乙乙) )中的坐标纸中画出该二极管的中的坐标纸中画出该二极管的I-UI-U图线图线. . (4)(4)若此发光二极管的最佳工作电流为若此发光二极管的最佳工作电流为15 mA,15 mA,现将此发光二极管与电动势为现将此发光二极管与电动势为 3 V3 V、内阻不计的电池组相连、内阻不计的电池组相连, ,还需串联一个阻值还需串联一个阻值R=R= 的电阻的电阻, ,才能才能 使它工作在最佳状态使它工作在最佳状态( (结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字).). 答案答案: :(4)53(4
8、)53 方法技巧方法技巧 处理图像及实物图连线的技巧处理图像及实物图连线的技巧 (1)(1)小灯泡的伏安特性曲线小灯泡的伏安特性曲线( (以以I-UI-U关系图线为例关系图线为例) )上各点切线斜率的倒数不表示小灯泡在该电上各点切线斜率的倒数不表示小灯泡在该电 压下的电阻压下的电阻, ,此时计算小灯泡的电阻一定要使用电阻的定义式此时计算小灯泡的电阻一定要使用电阻的定义式R= ,R= ,而不能使用表达式而不能使用表达式R=R= ( (只有当只有当I I和和U U为线性关系时二者才相等为线性关系时二者才相等).). (2)(2)实物图连线的技巧实物图连线的技巧 总的原则总的原则: :先串后并先串后
9、并, ,接线到柱接线到柱, ,注意量程和正负注意量程和正负. . 对限流电路对限流电路, ,只需用笔画线当做导线只需用笔画线当做导线, ,从电源正极开始从电源正极开始, ,把电源、开关、滑动变阻器、把电源、开关、滑动变阻器、“伏安伏安 法法”部分依次串联起来即可部分依次串联起来即可( (注意电表的正负接线柱和量程注意电表的正负接线柱和量程, ,滑动变阻器应调到阻值最大处滑动变阻器应调到阻值最大处).). 对分压电路对分压电路, ,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝( (三部分三部分) )用导线连接起来用导线连接起来, ,然然 后在滑动变阻器电阻
10、丝两端之中任选一个接头后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头, ,比较该接头和滑动头的电势高低比较该接头和滑动头的电势高低, ,根据根据“伏安伏安 法法”部分电表正负接线柱的情况部分电表正负接线柱的情况, ,将将“伏安法伏安法”部分接入该两点间部分接入该两点间.(.(注意滑动变阻器应调到使注意滑动变阻器应调到使 “伏安法伏安法”部分所接的两点间阻值最小处部分所接的两点间阻值最小处) ) U I U I 题组冲关题组冲关 1.1.某同学想通过以下实验测量一小灯泡的额定功率某同学想通过以下实验测量一小灯泡的额定功率, ,他所用器材如下他所用器材如下: : A.A.待测小灯泡一个待测小灯泡一个:
11、:额定电压为额定电压为2.5 V,2.5 V,电阻约为几欧电阻约为几欧 B.B.电压表一个电压表一个: :量程为量程为3 V,3 V,内阻约为内阻约为3 k3 k C.C.电流表一个电流表一个: :量程为量程为0.6 A,0.6 A,内阻约为内阻约为0.1 0.1 D.D.滑动变阻器一个滑动变阻器一个, ,干电池两节干电池两节, ,开关一个开关一个, ,导线若干导线若干 (1)(1)请在请在( (甲甲) )图中补全测量小灯泡额定功率的电路图图中补全测量小灯泡额定功率的电路图. . 解析解析: :(1)(1)灯泡的电阻约为几欧灯泡的电阻约为几欧, ,远小于电压表的内阻远小于电压表的内阻, ,属于
12、小电阻属于小电阻, ,电流表采用电流表采用 外接法外接法, ,电路图如图所示电路图如图所示. . 答案答案: :(1)(1)电路图见解析电路图见解析 (2)(2)图图( (甲甲) )中开关中开关S S闭合前闭合前, ,滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的滑片应置于 ( (选填选填“A A端端”“”“B B 端端”或或“A,BA,B正中间正中间”). ). 答案答案: :(2)B(2)B端端 解析解析: :(2)(2)图图( (甲甲) )中开关中开关S S闭合之前闭合之前, ,滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的滑片应置于B B端端, ,使得闭合使得闭合 开关后开关后, ,测量电路部分处于短路状态测
13、量电路部分处于短路状态, ,电压表、电流表示数为电压表、电流表示数为0,0,起保护作用起保护作用. . (3)(3)该同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线该同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线, ,如图如图( (乙乙) )所示所示, ,则小灯泡则小灯泡 的额定功率为的额定功率为 W(W(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字). ). 解析解析: :(3)(3)当当U=2.5 VU=2.5 V时时, ,电流电流I=0.44 A,I=0.44 A,所以额定功率为所以额定功率为P=UI=2.5P=UI=2.50.44 W=0.44 W= 1.1 W.1.1 W. 答案答案: :(3)1.1(
14、3)1.1 解析解析: :(4)(4)由于实验中使用的电流表与电压表不是理想的电表由于实验中使用的电流表与电压表不是理想的电表, ,则两表自身也则两表自身也 要消耗功率要消耗功率, ,所以该同学测出小灯泡的功率大于灯泡的实际消耗功率所以该同学测出小灯泡的功率大于灯泡的实际消耗功率; ;由于由于 电流表采用外接法电流表采用外接法, ,电压表有分流作用电压表有分流作用, ,使电流表测得电流大于灯泡实际流使电流表测得电流大于灯泡实际流 过的电流过的电流. . 答案答案: :(4)(4)大于 电压表分流大于 电压表分流, ,电流表测得的电流大于灯泡的电流电流表测得的电流大于灯泡的电流 (4)(4)由于
15、实验中使用的电流表与电压表不是理想的电表由于实验中使用的电流表与电压表不是理想的电表, ,该同学测出小灯泡的该同学测出小灯泡的 功率功率 ( (选填选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”) )小灯泡的实际消耗功率小灯泡的实际消耗功率, , 引起误差的原因是引起误差的原因是 . . 2.(2.(20152015浙江卷浙江卷,22,22) )图图( (甲甲) )是小红同学在做是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”实实 验的实物连接图验的实物连接图. . 答案答案: :(1)(1)图见解析图见解析 解析解析: :(1)(1)如图所示如图所示. . (1)(1)根
16、据图根据图( (甲甲) )画出实验电路图画出实验电路图; ; (2)(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图( (乙乙) )中的中的 , , , ,所示所示, ,电流表量程为电流表量程为0.6 A,0.6 A,电压表量程为电压表量程为3 V.3 V.所示读数为所示读数为: : 、 、 、 . .两组数据得到的电阻两组数据得到的电阻 分别为分别为 和和 . . 答案答案: :(2)(2)0.10 A0.10 A 0.24 A0.24 A 2.00 V2.00 V 0.27 V0.27 V 2.7(2.7(0.1)0.1) 8.3(8.
17、3(0.1)0.1)如填为如填为8.3(8.3(0.1)0.1) 2.7(2.7(0.1)0.1)也行也行 探究点二 创新性实验探究点二 创新性实验 高考创新实验例析高考创新实验例析 【典例典例2 2】(2017(2017全国全国卷卷,23),23)某同学研究小灯泡的伏安特性某同学研究小灯泡的伏安特性, ,所使用的器材有所使用的器材有: : 小灯泡小灯泡L(L(额定电压额定电压3.8 V,3.8 V,额定电流额定电流0.32 A);0.32 A);电压表电压表 ( (量程量程3 V,3 V,内阻内阻3 k);3 k);电电 流表流表 ( (量程量程0.5 A,0.5 A,内阻内阻0.5 );0
18、.5 );固定电阻固定电阻R R0 0( (阻值阻值1 000 );1 000 );滑动变阻器滑动变阻器R(R(阻阻 值值0 09.0 );9.0 );电源电源E(E(电动势电动势5 V,5 V,内阻不计内阻不计););开关开关S;S;导线若干导线若干. . (1)(1)实验要求能够实现在实验要求能够实现在0 03.8 V3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量的范围内对小灯泡的电压进行测量, ,画出实验画出实验 电路原理图电路原理图. . 解析解析: :(1)(1)在额定电压下在额定电压下, ,小灯泡小灯泡L L的阻值的阻值R RL L= =11.875 ,= =11.875 ,这个阻值较这
19、个阻值较 小小, ,所以采用电流表外接法所以采用电流表外接法; ;由于电压表量程为由于电压表量程为3 V,3 V,小于额定电压小于额定电压3.8 V,3.8 V,所所 以将固定电阻以将固定电阻R R0 0与电压表串联来测小灯泡电压与电压表串联来测小灯泡电压; ;要实现要实现0 03.8 V3.8 V的范围内的的范围内的 测量测量, ,滑动变阻器必须采用分压式接法滑动变阻器必须采用分压式接法, ,所以实验电路原理图如图所示所以实验电路原理图如图所示. . 答案答案: :(1)(1)见解析见解析 3.8 0.32 (2)(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)(
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