2019年高考物理大一轮复习 实验09 描绘小电珠的伏安特性曲线学案 新人教版

实验9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三、实验器材学生电源(46 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V,0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干四、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，按实验原理图连接好实验电路2把滑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)1.62.02.42.83.23.64.0I(A)4.拆除电路，整理仪器 (2018银川月考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)实验时用到的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围010 )、电源、小灯泡、电键、导线若干.I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)在虚线框中画出实验电路图要求尽量减少实验误差(2)在方格图中画出小灯泡的UI曲线解析：(1)要研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，因为小灯泡的电阻和电流表的内阻相接近，所以采用电流表的外接法，如图所示(2)将测得的数据在图象上用描点法描出来，然后用平滑的曲线连接答案：(1)图见解析(2)图见解析一、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二、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、作图带来操作误差三、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图象，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 (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，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)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路电路图如图所示(2)IU图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大根据电阻定律R，得灯丝的电阻率增大(3)当R0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示此时小灯泡功率有最大值当R9 时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10 ，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示此时小灯泡功率有最小值取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U13.66 V，I10.319 A，小灯泡的最大功率P1U1I11.17 W.取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U21.77 V，I20.222 A，小灯泡的最小功率P2U2I20.39 W.答案：(1)实验电路原理如图所示(2)增大增大(3)0.391.17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2实验对象的变迁3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 (2015广东卷)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等(1)使用多用电表粗测元件X的电阻选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_.据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)，依次记录电流及相应的电压，将元件X换成元件Y，重复实验(3)图(c)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(d)所示闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，可得E_V，r_.(结果均保留两位有效数字，电压表为理想电压表)解析：(1)因倍率为“1”，故指针所指的数字即为读数，为10 ；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择b.(2)滑动变阻器的滑片P向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大(3)由图(a)知，元件X的电流与电压成正比，故为线性元件；而元件Y的电流与电压不成正比，故Y是非线性元件(4)由图可知，线性元件的电阻为RX 10 ，若S1、S2都闭合，则电阻R被短路，电路中的电流I A0.3 A，由闭合电路的欧姆定律得EUIr，断开S2后，电流I A0.1 A，故EUI(Rr)，两式联立并代入数据得：E3.2 V，r0.50 .答案：(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.506