2017版高考物理一轮复习 第七章 恒定电流 实验八 绘小电珠的伏安特性曲线
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实验八测量电源电动势和内电阻注意事项1.可选用旧电池:为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大。
因此,实验中不要将I调得过大,读数要快,每次读完立即断电。
3.计算法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值,再求平均值。
4.合理选择标度:为使图线分布空间大,如图1所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能用r=EI短确定,应根据r=⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔUΔI确定。
图1误差分析1.用图象法求E和r时作图不准确。
2.由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。
本实验中测量结果是:E测<E真,r测<r真。
热点一实验原理与实验操作【例1】(2015·江苏单科,10)小明利用如图2所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。
图2(1)如图2中电流表的示数为________A。
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06I(A)0.120.200.280.360.44由图线求得:电动势E=________V;内阻r=________Ω。
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。
其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为___________________________ ____________________________________________________________________。
解析 (1)由实验装置图可知,电流表使用0.6 A 量程,所以读数为0.44 A ;(2)描点画图,如图所示,根据U =-Ir +E 可得电动势为E =1.60 V ;图线的斜率绝对值等于内阻r =1.22 Ω;(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大。
实验8 描绘小电珠的伏安特性曲线1.[2015·福建高考]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 Ω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)。
答案(1)如图所示(2)0.44 (3)42.25(2.22~2.28均对)解析(1)根据题意,实验电路为分压电路,电流表外接,按照电流流向即可完成连线,在连线时要注意电表的极性,并注意接线要连到接线柱上。
(2)因为电流表的精度是0.02 A,所以读数为22×0.02 A=0.44 A。
(3)当电源的内阻与外阻相同时,小电珠的总功率最大,即当总电流I=E2r=1.5 A,路端电压为U=1.5 V时,小电珠的总功率最大,从题图中可知U=1.5 V时,通过每个小电珠的电流为I0=0.38 A,所以有n=II0=4,总功率约为P=IU=1.5×1.5 W=2.25 W。
2.[2015·浙江高考]图1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1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2中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6 A ,电压表量程为3 V 。
所示读数为:①________、②________、③________、④________。
两组数据得到的电阻分别为________和________。
答案 (1)如图所示(2)①0.10 A ②0.24 A③2.00 V ④0.25 V8.3 Ω(8.2~8.4 Ω均可)2.5 Ω(2.4~2.6 Ω均可)(最后两空答案互换位置也正确)解析 (1)根据实物图,滑动变阻器起分压作用,电压表测量小灯泡两端的电压,电流表外接,故画出的电路图如图所示。
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第4讲实验八描绘小电珠的伏安特性曲线1.一只小灯泡,标有“3 V,1。
5 W"的字样.现要描绘小灯泡0~3 V的伏安特性曲线.实验器材有:A.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器B.电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源C.量程为0。
6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1D.量程为3 A、内阻约为0。
1 Ω的电流表A2E.量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1F.量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2G.开关、导线若干(1)电压表应选用________;电流表应选用________.(将选项代号的字母填在横线上)(2)在该实验中,设计了如图1所示的四个电路.为了减小误差,应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线上).图1(3)以下是该实验的操作步骤:A.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路;B.调节滑动变阻器滑片的位置,保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大;C.闭合开关,记下电压表、电流表的一组示数(U1,I1),移动滑动变阻器的滑片,每移动一次记下一组(U,I)值,共测出12组数据;D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线.指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改.解析(1)因为小灯泡的额定电压为3 V,故电压表选E;小灯泡的额定电流I=PU=错误! A=0.5 A,故电流表选C。
探究小灯泡的伏安特性曲线考点一实验原理与电路设计1.[电表读数及实验电路](2015·浙江理综·22)图1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.图1图2(1)根据图1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2中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V.所示读数为:①________、②________、③________、④________.两组数据得到的电阻分别为________和________.2.[器材选取和电路设计]小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5 V,最大电流不超过0.55 A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材:A.电压表(量程3 V,内阻6 kΩ)B.电压表(量程15 V,内阻30 kΩ)C.电流表(量程0.6 A,内阻0.5 Ω)D.电流表(量程3 A,内阻0.1 Ω)E.滑动变阻器(阻值范围0~5 Ω,额定电流为0.6 A)F.滑动变阻器(阻值范围0~100 Ω,额定电流为0.6 A)G.直流电源(电动势E=3 V,内阻不计)H.开关、导线若干.该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压).(1)为了提高实验结果的准确程度,电流表选________________;电压表选________________;滑动变阻器选________________.(以上均填写器材代号)(2)请在虚线框中画出实验电路图.3.[器材选取和电路设计]要测绘一个标有“6 V 2.5 W”小灯泡的伏安特性曲线,要求多次测量尽可能减小实验误差,备有下列器材:A.直流电源(6 V,内阻未知)B.电流表G(满偏电流3 mA,内阻R g=10 Ω)C.电流表A(0~0.6 A,内阻未知)D.滑动变阻器R(0~20 Ω,5 A)E.滑动变阻器R′(0~200 Ω,1 A)F.定值电阻R0(阻值1 990 Ω)G.开关与导线若干(1)由于所给实验器材缺少电压表,某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端电压,再用电流表A测出通过小灯泡的电流,从而画出小灯泡的伏安特性曲线,该方案实际上不可行,其最主要的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________.(2)为完成本实验,滑动变阻器应选________(填器材前的序号).(3)请在图3中完成本实验的实物电路图的连线.图3考点二数据处理及误差分析4.[实物连接及数据处理](2015·福建理综·19(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4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;图4②某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为________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 Ω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).5.[两种图线结合处理实验数据]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R x(2.5 V,1.2 W)B.电流表A(0~0.6 A,内阻为1 Ω)C.电压表V(0~3 V,内阻未知)D.滑动变阻器(0~10 Ω,额定电流为1 A)E.电源(E=3 V,内阻r=1 Ω)F.定值电阻R0(阻值为5 Ω)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:R全表格中的空格,然后在图5中画出电阻器的伏安特性曲线.图5(3)该同学将本实验中的电阻器R x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)考点三实验拓展与创新6.[实验创新]LED二极管的应用是非常广泛的,2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们发明了蓝色发光二极管(LED),并因此带来的新型节能光源.某同学想要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U和通过它的电流I的数据如下表所示.A.电压表(量程0~3 V,内阻约20 kΩ)B.电压表(量程0~15 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~50 mA,内阻约40 Ω)D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约2 Ω)E.滑动变阻器(阻值范围0~20 Ω,允许最大电流2 A)F.电源(电动势6 V,内阻不计)G.开关,导线若干图6(1)该同学做实验时,电压表选用的是_______,电流表选用的是_______(填选项字母).(2)如图6甲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补充完整.(3)根据表中数据,请在图乙中画出该二极管的I-U图线.(4)若此发光二极管的最佳工作电流为15 mA,现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连,还需串联一个阻值R=________ Ω的电阻,才能使它工作在最佳状态.(结果保留两位有效数字)7.[实验拓展](2013·江苏单科·10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率,实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”,电源为12 V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.图7(1)准备使用的实物电路如图7所示,请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻.(3)测量结束后,应先断开开关,拆除________两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材.(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图8所示,请指出图象中不恰当的地方.图8。