高考物理一轮总复习 第八章 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线讲义(含解析)新人教版-新人教版高三全册物理试题.docx
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1、实验九描绘小电珠的伏安特性曲线 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 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,
2、IU图线应是平滑曲线而非折线 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、作图带来操作误差热点一电路设计和实验原理典例赏析典例1(2017全国卷)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的范围内对小灯泡的电压进行测量,
3、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(a)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”),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)解析(1)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,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如图(2)由IU图象知,切线的斜率在减小,故灯泡的电阻
4、随电流的增大而增大,再由电阻定律R知,电阻率增大;(3)当滑动变阻器的阻值为9 时,电路电流最小,灯泡实际功率最小,此时EUI(rR)得U410I,在图中作出该直线如图所示,交点坐标约为U1.80 V,I225 mA,P1UI0.41 W;整理得:IU,当直线的斜率最大时,与灯泡的IU曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗的功率最大当滑动变阻器电阻值R0时,灯泡消耗的功率最大,此时交点坐标为U3.75 V,I0.313 A,如图所示,最大的功率为P2UI1.17 W.答案(1)图见解析(2)增大增大(3)0.411.17题组巩固1在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,除有一标有“6 V1.5 W”的小
5、电珠、导线和开关外,还有:A直流电源6 V(内阻不计)B直流电流表03 A(内阻在0.1 以下)C直流电流表0300 mA(内阻约为5 )D直流电压表010 V(内阻约为15 k)E滑动变阻器10 ,2 AF滑动变阻器1 k,0.5 A实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_(均用序号表示)(2)在虚线框内画出实验电路图(3)试将下图所示器材连成实验电路解析:(1)I额 A250 mA,故电流表应选C.因要求小电珠两端的电压从零开始变化,滑动变阻器用分压式接法,应选较小阻值的E.(2)实验电路图如图所示(3)实物图连线如图所示答案:(1
6、)CE(2)图见解析(3)图见解析2如图是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图(1)根据图在虚线框内画出实验电路图;(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中的、所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V所示读数为:_、_、_、_.两组数据得到的电阻分别为_和_.解析:(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压的范围大,变阻器用分压接法,小灯泡电阻比较小,电流表要外接,电路图如图所示(2)电流表量程为0.6 A时,最小刻度为0.02 A,读数读到小数点后两位,所以表示数为0.10 A,表示数为0.24 A;电压表量程为3 V,最小刻度为0.1 V,应估读
7、到0.01 V,所以表示数为2.00 V,表示数为0.27 V,根据欧姆定律R18.3 ,R2 2.7 .答案:(1)图见解析(2)0.10 A(0.100.02均可)024 A2.00 V0.27 V(0.270.01均可)8.3 (8.30.1均可)2.7 (2.70.1均可)热点二数据处理及误差分析典例赏析典例2某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接;(2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电
8、流表的示数为_A;(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将_只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为_W(保留两位小数)解析(1)连线如图所示(2)由题图乙知电流表量程为0.6 A,所以读数为0.44 A;(3)电源内阻为1 ,所以当外电路总电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,即小电珠的总功率最大,此时外电路电压等于内电压等于1.5 V,由题图丙知当小电珠电压等于1.5 V时电流约为0.38 A,此时电阻约为R3.95 4 ,并联后的总电阻为1 ,所以需要4个小电珠并联,小电珠消耗的总功率约为P
9、W2.25 W.答案(1)图见解析(2)0.44(3)42.25题组巩固3由金属丝制成的电阻器阻值会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象,亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线可供选择的实验器材有:A待测电阻器Rx(2.5 V,1.2 W)B电流表A(00.6 A,内阻为1 )C电压表V(03 V,内阻未知)D滑动变阻器(010 ,额定电流为1 A)E电源(E3 V,内阻r1 )F定值电阻R0(阻值为5 )G开关一个和导线若干(1)实验时,该同学采用电流表内接法,并且电阻器两端电压从零开始变化,请在方框内画出实验电路图(2)按照正确的电路图,该同学测得实验数据如下:I/A0.150
10、.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中,I是电流表的示数,U是电压表的示数,UR是电阻器两端的实际电压请通过计算补全表格中的空格,然后在图中画出电阻器的伏安特性曲线(3)该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来,接在本实验提供的电源两端,则电阻器的实际功率是_ W(结果保留两位小数)解析:(1)要使电阻器两端电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法电路图如图甲所示(2)电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压:URUIr,数据如下表电阻器的伏安特性曲线如图乙中曲线
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