2021届高考物理一轮复习:第八章《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、第 1 页 共 22 页2021 届高考物理一轮复习:第八章恒定电流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).第 2 页 共 22 页图 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
2、值U 和电流值I,并将测量数据填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13以上.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
3、的滑动变阻器.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.第 3 页 共 22 页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
4、并非无穷大,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第 4 页 共 22 页例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 表第 5 页 共 22 页(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 的范围内对小灯泡
5、的电压进行测量,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)0.391.17 解析(1)电压表量程为3 V,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,
6、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,故滑动变第 6 页 共 22 页阻器用分压式接法,小灯泡的电阻RLUI3.80.32 11.875 ,因RLRARVRL,故电流表用外接法,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 lS知,灯丝的电阻率增大.(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E0UI(Rr)得 U 10I4,作出图线 如图所示.由交点坐标可得U11.78 V,I1 221 mA,P1U1I1 0.39 W;当滑动变阻器
7、电阻值R0 时,灯泡消耗的功率最大,由E0UI(Rr)得,I U4,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.第 7 页 共 22 页变式1小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,将实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3 A)B.滑动变阻器(阻值范围02 000、额定电流1 A)实验中选择
8、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(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.第 8 页 共 22 页图 3(5)他们在 UI 图象上找到小灯泡工作电压为2.0 V 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在几欧左右,为了便于测量,滑动变阻器选择010
9、 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;电流表采用外接法.实物连线图如图甲所示.第 9 页 共 22 页(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)根据欧姆定律知,RUI,电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率,故小华正确.第 10 页 共 22 页变式2(2017 广东华南三校联考)为探究小灯泡L的伏安特性曲线,提供了以下器材:小灯泡 L:规格“4.0 V2.8 W”;电流表 A1,量程 3 A,内阻约为0.1;电流表 A2,量程 0.6 A,内阻 r20.2;电压表 V,量程 3 V,内阻 rV
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