高考物理总复习 第七章 恒定电流 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线课件 新人教版

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实验8 描绘小电珠的伏安特性曲线对应演练·迁移运用1．（2016·安徽合肥模拟）为了测量一个“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源:12V,内阻不计;电流表：0~0。

6A，0~3A，内阻可忽略；电压表：0～3 V，0～15 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围0～20 Ω,允许最大电流1 A;开关一个，导线若干．实验时要求加在电阻两端的电压可从0调到12 V。

（1）将图甲中的实物图连接完整．（2)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，小电珠电流大小为0。

40 A,则此时加在它两端的电压为6。

0V，此时小电珠的实际功率为2。

4W.解析:（1）由于要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应采用分压式接法．又因电流表内阻可忽略,则电流表采用内接法、外接法均可以,实物连接如图．（2)由I－U图线得，当I＝0。

40 A时,U＝6。

0 V，故小电珠的实际功率为P＝IU＝2.4 W.2．（2015·浙江卷）图甲是小红同学在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验的实物连接图．(1）根据图甲画出实验电路图；(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乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0。

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线[基本要求][数据处理]1.在坐标纸上以U为横轴，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，就得到小灯泡的伏安特性曲线.[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.3.在坐标纸上描点、作图带来误差.[注意事项]1.电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法.2.滑动变阻器应采用分压式连接：本实验要作出U­I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法.3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压.考向1 对实验原理和器材选择的考查[典例1] 有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的I­U图线，现有下列器材供选用：A.电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B.电压表(0～15 V ，内阻20 kΩ)C.电流表(0～3 A ，内阻0.4 Ω)D.电流表(0～0.6 A ，内阻1.0 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω，2 A)F.滑动变阻器(500 Ω，1 A)G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________.甲 乙图1(2)实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 .(用序号字母表示)(3)把图2中所示的实验器材按图1用笔画线代替导线连接成实物电路图.图2[解析] (1)由于测量数据要从零开始，故采用题图甲所示的分压式电路，且能方便地多测几组数据.(2)因小电珠额定电压为4 V ，则电压表选量程为0～5 V 的电压表.小灯泡的额定电流为I ＝P U ＝24A ＝0.5 A ，则电流表选D.滑动变阻器应选最大阻值较小的E ，这样在实验中移动滑片时能使电路中的电流和电压有明显的变化，从而减小读数误差.(3)按图1甲连接实物电路，如图所示.[答案] (1)描绘小电珠的I ­U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A DE (3)见解析图本实验的四点注意事项(1)因被测小电珠的电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法.(2)在实验过程中，由于小电珠两端的电压要从零开始增大，一直增大到小电珠的额定电压，所以滑动变阻器应采用分压式接法.(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应移到一端，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小电珠两端的电压从零开始逐渐增大.调节滑片时电压表的示数不要超过小电珠的额定电压.(4)画I­U图象时，要用平滑的曲线连接各点，不要画成折线，个别偏离较远的点应该舍弃.考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2017·浙江宁波高三一模)在“测绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，实验器材如下：待测小电珠(2.5 V,0.5 A)；双量程电压表(中间接线柱3 V、内阻约为3 kΩ，右边接线柱15 V、内阻约为15 kΩ)；双量程电流表(中间接线柱0.6 A、内阻约为0.125 Ω，右边接线柱3 A、内阻约为0.025 Ω)；滑动变阻器(20 Ω，2 A)；电源(电动势约为3 V，内阻未知)；开关一个，导线若干.(1)甲同学连好的实物图如图1所示，乙同学检查时发现了多处错误，请指出(至少两处)：__________________.图1(2)两同学改正错误后，测出如下表所示的7组I、U数据，请你在图2的坐标纸上建立I­U坐标系，标出坐标点，绘出小电珠的伏安特性曲线.次数n 1 2 3 4 5 6 7电压/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50电流/A 0 0.08 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20图2(3)根据绘出的小电珠的伏安特性曲线，该小电珠在电压为 1.8 V 时的实际电阻为 Ω.(结果保留三位有效数字)(4)关于本实验的系统误差，下列判断正确的是 . A.系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大 B.系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大 C.系统误差主要是由忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大 D.系统误差主要是由电表读数时的估读引起的，电压越大误差越大[解析] (1)本实验要求电压和电流从零开始调节，滑动变阻器应该用分压接法；电源的电动势约为3 V ，电压表应该选择3 V 的量程；小电珠的电阻比较小，电流表应该用外接法.(3)根据所画的I ­U 图象，当小电珠电压为1.8 V 时，流过小电珠的电流约为0.17 A ，小电珠的电阻R ＝U I＝10.6 Ω.(4)本实验的系统误差主要是由电流表外接，电压表分流造成的，选项A 正确. [答案] (1)①滑动变阻器接法错误，应该接成分压式；②电压表量程错误，应选3 V 的量程；③电流表位置接错，应选外接法(2)如图所示(3)10.6(10.4～10.7皆可) (4) A本实验误差的主要来源(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产生误差. (2)电流表、电压表读数时会产生误差. (3)描点、作图及对图象处理时会产生误差. 考向3 实验创新与改进1.描绘其他元件的伏安特性曲线.2.利用导体的伏安特性曲线和电源的U ­I (或I ­U )图线计算电功率.3.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.[典例3] 要测绘一个标有“3 V 0.6 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1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA ，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V ，内阻约3 kΩ)； 开关一个、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 Ω，额定电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，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).A BC D(3)实验得到小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 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是 W.[解析] (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，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R ＝U 2P ＝15 Ω，额定电流I ＝P U＝0.2 A ，由R ＝15 Ω<R A R V ＝15 000 Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.(3)在灯泡的I ­U 图象上作出电源的I ­U 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＝IU ＝0.1×1 W＝0.1 W.[答案] (1)A (2)B (3)0.1[典例4] 在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧.实验中得到了多组数据，通过描点连线在I ­U 坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示.甲(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路.乙(2)根据图甲所示，可确定小灯泡的功率P 与U 2和P 与I 2的关系，下列示意图中合理的是 .A B C D[解析] (1)由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小灯泡电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法.(2)随着电压或电流的增大，小灯泡的电阻增大，小灯泡的电功率与电压或电流的关系分别为P ＝U 2R或P ＝I 2R ，所以P ­U 2图线上的点与原点连线的斜率(表示小灯泡电阻的倒数)应不断减小，P­I2图线上的点与原点连线的斜率(表示小灯泡的电阻)不断增大，D正确.[答案] (1)电路图、实物图分别如图1、2所示(2)D图1 图2。