高考物理 电学实验精讲精练 描绘小电珠的伏安特性曲线-人教版高三全册物理试题.doc
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1、描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线2分析伏安特性曲线的变化规律二、实验原理用电流表测出流过小电珠的电流,用电压表测出小电珠两端的电压,测出多组(U,I)值,在UI坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来三、实验器材小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔四、实验步骤1确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按图中的原理图连接好实验电路2把滑
2、动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S.3移动滑动变阻器滑片位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路,整理仪器五、数据处理1在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系2在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线六、注意事项1电路的连接方式(1)电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8 V,0.
3、3 A)的电阻很小,与00.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大(2)滑动变阻器应采用分压式连接:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化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零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,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3IU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4当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关5误差较大的点要舍去,IU图线应是平滑曲线而非折线七、误差分析1由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差2电流
4、表、电压表的读数带来误差,要严格按照读数规则读数3在坐标纸上描点、作图带来操作误差一实验操作和器材的选取典例1要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作已选用的器材有:电池组(电动势为4.5 V,内阻约为1 );电流表(量程为0250 mA,内阻约5 );电压表(量程为03 V,内阻约3 k);电键一个、导线若干(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)(3)实验得到小
5、灯泡的伏安特性曲线如图所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 的电源两端,小灯泡消耗的功率是_W.解析(1)由题意知,小灯泡两端电压从零开始变化,所以控制电路部分应用分压式接法,滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的A.(2)灯泡的电阻R15 ,额定电流I0.2 A,由R15 ,依据公式法“大内小外”的原则,可知电流表应采用外接法,B正确(3)在灯泡的IU图上作出电源的IU图线,交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压,此时P灯IU0.11 W0.1 W.答案(1)A(2)B(3)0.1仪器选择的一般顺序是先易后难首先确定出必须使用而又不必选择的仪器,然后以其为突破口,根据电
6、路要求和电路计算,选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响,一般来说如果是限流法选定比待测电阻大几倍的滑动变阻器,如果是分压法选定阻值小的滑动变阻器二数据处理和误差分析典例2物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡,其标称功率值为0.75 W,额定电压值已模糊不清他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该小灯泡的电阻约为2 ,然后根据公式计算出该小灯泡的额
7、定电压U V1.22 V他们怀疑所得电压值不准确,于是,再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,测量通过小灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制小灯泡的UI图线,进而分析小灯泡的额定电压A电压表V(量程3 V,内阻约3 k)B电流表A1(量程150 mA,内阻约2 )C电流表A2(量程500 mA,内阻约0.6 )D滑动变阻器R1(020 )E滑动变阻器R2(0100 )F电源E(电动势4.0 V,内阻不计)G开关S和导线若干H待测小灯泡L(额定功率0.75 W,额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择_(填“A1”或“A2”);
8、滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)(2)在实验过程中,该同学将小灯泡两端的电压由零缓慢地增加,当电压达到1.23 V时,发现小灯泡亮度很暗,当达到2.70 V时,发现小灯泡已过亮,便立即断开开关,并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的UI图线(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V;这一结果大于1.23 V,其原因是_.解析(1)根据PI2R,估算出灯泡的电流大约是600 mA,因此电流表应选A2;本实验要描绘出灯泡的UI图线,需要测
9、量多组数据,因此滑动变阻器应采用分压式接法,所以应选阻值较小的R1;小灯泡电阻较小,电流表应外接原理图如图所示(2)如图所示(3)由PUI0.75 W,再结合图象可知U额2.5 V;小灯泡的额定电压大于1.23 V的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻答案(1)见解析图A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.42.6均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高而变大)在描点时,一是不要忘了(0,0)这个点,二是连线时用平滑的曲线连接,使尽量多的点落在曲线上,不在线上的点均匀分布在线的两侧,较远的点舍去,三是理解好曲线斜率的意义,如果是UI图线,斜率表示电阻,如果
10、是IU图线,斜率表示电阻的倒数三实验改进拓展创新1创新点分析以本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器设置题目,不脱离教材而又不拘泥教材,体现开放性、探究性等特点2命题视角视角1以实验原理及实验方法为基础,探究小灯泡功率与电压的关系视角2图象法处理数据及实物连线视角3实验仪器的选择及控制电路的选择视角4数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理典例3有一个标有“12 V24 W”的电珠,为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率,需测定电珠两端的电压和通过电珠的电流,现有如下器材:A直流电源15 V(内阻可不计)B直流电流表00.6 A、03 A(内阻约0.
11、5 、0.1 )C直流电流表0300 mA(内阻约5 )D直流电压表03 V、015 V(内阻约3 k、15 k)E直流电压表025 V(内阻约200 k)F滑动变阻器10 、5 AG滑动变阻器1 k、3 A(1)实验台上已放置开关、导线若干及电珠,为了完成实验,需要从上述器材中再选用_(用序号字母表示)(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图(3)若测得灯丝电阻R随电珠两端电压变化关系的图线如图所示,由这条曲线可得出:正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是_解析(1)由灯泡的额定电压为12 V、额定电流为2 A可知,电压表应选用D,电流表应选B,因电珠电压由零开始变化,所以实验采用分压式电路
12、,滑动变阻器应选阻值小些的,故选F,电源A是必选的(2)因,故应采用电流表外接法滑动变阻器应用分压式连接,如图所示(3)由图可知,U12 V时,R6.2 ,故灯丝正常发光时的功率P23.2 W.答案(1)ABDF(2)见解析图(3)23.2 W对点自测1电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表V(量程3 V,内阻约为3 000 ),电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 ),滑动变阻器R1(最大阻值100 ,额定电流2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关两个,导线若干(1)虚线框内为该同学设计的
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