2022年高考物理大一轮复习 第七章 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线高效演练

2022年高考物理大一轮复习 第七章 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线高效演练一、实验目的1掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式2掌握伏安特性曲线的描绘方法3理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线二、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起来三、实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔四、实验步骤1画出电路图(如实验原理图所示)2将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图所示的电路3测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中4数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(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一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较电路图负载R上电压的调节范围UE0UE负载R上电流的调节范围I0I二、两种接法的选择1限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压2要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法三、误差分析1电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大2测量时读数带来误差3在坐标纸上描点、作图带来误差四、注意事项1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接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化3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4加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压考点一器材、电路的选择和数据分析 学生用书P138(xx高考天津卷)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小电珠的伏安特性曲线，电珠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 )；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)实验得到小电珠的伏安特性曲线如图所示如果将这个小电珠接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端，小电珠消耗的功率是_W.解析(1)测绘小电珠的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，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)因为小电珠两端的电压由零逐渐增加到3 V，故滑动变阻器应采用分压接法电珠的电阻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，故选B.(3)在电珠的IU图上作出电源的IU图线，交点坐标即为这个电源给这个电珠供电时的电压和电流，此时P电珠IU0.101.0 W0.1 W.答案(1)A(2)B(3)0.1考点二对电路的连接和实验原理的考查学生用书P138(xx云南统测)在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”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IU坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图甲所示(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 (2)根据图甲所示，可确定小电珠的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是_(3)将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 .若电路中的电流为0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为_W.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；由于小电珠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，小电珠的电阻增大，小电珠的电功率与电压或电流的关系分别为P或PI2R，所以PU2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠电阻的倒数)应不断减小，PI2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠的电阻)不断增大，D正确(3)由小电珠的伏安特性曲线可知，电流I0.40 A时，小电珠两端电压UL4 V，由欧姆定律可知，内电压UIr0.4 V，由闭合电路欧姆定律可知定值电阻两端电压UREULU1.6 V，所以定值电阻消耗的电功率PURI0.64 W.答案(1)电路图、实物图如图所示(2)D(3)0.64学生用书P139本实验的创新改进之处主要集中在两点：1数据处理方式的改进：采取“DIS”数字化实验系统进行数据的采集和处理2被测元件的变更：探究其他元件的伏安特性，或其电阻随温度变化的规律(xx石家庄模拟)为了探究某电阻Rt在不同温度下的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路，其中A为内阻不计、量程为3 mA的电流表，E1为电动势为1.5 V、内阻约为1 的电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，S为单刀双掷开关(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个：RA(0150 )，RB(0500 )，本实验中滑动变阻器R1应选用_(填“RA”或“RB”)(2)完成下面实验步骤：调节温度，使Rt的温度达到t1；将S拨向接点1，调节_，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；将S拨向接点2，调节_，使电流表的读数仍为I，记下此时电阻箱的读数R0，则当温度为t1时，电阻Rt_；改变Rt的温度，重复步骤，即可测得电阻Rt的阻值随温度变化的规律(3)现测得电阻Rt随温度t变化的图象如图乙所示把该电阻与电动势为3.0 V、内阻不计的电源E2，量程为3.0 V的理想电压表V(图中未画出)和电阻箱R2连成如图丙所示的电路，用该电阻做测温探头，将电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“电阻温度计”若要求电压表的读数必须随温度的升高而增大，则应在原理图丙中_(填“a、b”或“b、c”)两点接入电压表如果电阻箱阻值R275 ，则电压表刻度盘2.0 V处对应的温度数值为_.解析(1)由电源的电动势为1.5 V，电流表量程为3 mA可知，达到满偏时，电路总电阻约为500 ，故滑动变阻器选择RB.(2)实验中选用替代法测量电阻，第二步中，先将S拨向接点1，调节滑动变阻器R1，记录电流表读数；然后将S拨向接点2，调节电阻箱R2，使电流表读数仍为I，此时电阻箱的读数即为待测电阻的阻值，即RtR0.(3)由于电阻Rt随温度升高而增大，由闭合电路欧姆定律可知其两端电压也增大，所以电压表与之并联，即电压表接在b、c两点根据题图乙中图象可得Rt(100t)，由串联分压规律可得电压表示数为2.0 V时，Rt150 ，解得t50()答案(1)RB(2)R1R2R0(3)b、c50总结提升本实验虽是探究某电阻随温度变化的规律，但核心还是等效法测电阻，只要弄清测量方法和原理，结合其他电路知识就能解决，解决创新实验，考生克服恐惧心理很关键学生用书P1391.在描绘小电珠的伏安特性曲线时，采用如图所示电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是()A小电珠中灯丝已烧断B滑片接触不良C小电珠内部短路D滑动变阻器A端接触不良解析：选C.由题图知，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故A错若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变化，故D错若小电珠内短路则小电珠两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选C.2(xx合肥模拟)为了测量一个“12 V5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：00.6 A,03 A，内阻可忽略；电压表：03 V,015 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围020 ，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干实验时要求加在电珠两端的电压可从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，小电珠电流强度大小为0.40 A，则此时加在它两端的电压为_V，此时小电珠的实际功率为_W.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IU图线得，当I0.40 A时，U6.0 V，故小电珠的实际功率为PIU2.4 W.答案：(1)见解析(2)6.02.43(xx济南模拟)有一个小电珠上标有“4 V2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小电珠的UI图线，有下列器材可供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(010 V，内阻20 k)C电流表(00.3 A，内阻1 )D电流表(00.6 A，内阻0.4 )E滑动变阻器(5 ，10 A)F滑动变阻器(500 ，0.2 A)(1)实验中电压表应选用_，电流表应选用_(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成完整的实物电路图解析：(1)因小电珠的额定电压为4 V，为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故只能选用05 V的电压表，故选A.由PUI得，电珠的额定电流I0.5 A，故应选择00.6 A量程的电流表，故选D.(2)由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E.(3)电珠内阻R8 ，电压表内阻远大于电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示答案：(1)AD(2)E(3)见解析4(xx唐山统考)某同学合理选用下列器材组成一个电路，同时对两个不同的热敏电阻RA、RB进行了测量，得到了两个热敏电阻的IU关系曲线，如图所示在实验中，有以下器材供选择：A量程为50 mA的电流表A1，内阻约10 B量程为0.6 A的电流表A2，内阻约0.05 C量程为3 V的电压表V1，内阻约10 kD量程为6 V的电压表V2，内阻约50 kE电动势为12 V、内阻不计的直流电源F滑动变阻器R1(50 ，0.6 A)G滑动变阻器R2(10 ，0.02 A)H单刀单掷开关一个、导线若干(1)为了得到热敏电阻完整的IU关系曲线，请选择合适的实验器材：_(填器材前的选项字母)(2)请设计实验电路并把它画到方框中，标明相应的器材代号(3)该同学将RA、RB串联起来，与电压恒为7 V的稳压电源连接，则此时热敏电阻RA和RB消耗的功率之比为_解析：(1)根据IU关系曲线上的数据去选择实验器材(2)测定IU关系曲线要求电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法；由于热敏电阻的阻值比电压表的内阻小很多，所以电流表采用外接法(3)由题图可知电流等大时RARB25，则可知RA和RB消耗的功率之比为25.答案：(1)ACDEFH(2)电路如图所示(3)255(xx广东汕头摸底)某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件，如图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材(代号)规格电流表(A1)量程050 mA，内阻约为50 电流表(A2)量程0200 mA，内阻约为10 电压表(V1)量程03 V，内阻约为10 k电压表(V2)量程015 V，内阻约为25 k滑动变阻器(R1)阻值范围015 ，允许最大电流1 A滑动变阻器(R2)阻值范围01 k，允许最大电流0.1 A直流电源(E)输出电压6 V，内阻不计开关(S)导线若干(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_；电压表应选用_；为方便实验操作，滑动变阻器应选用_(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号(3)实验发现测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：_.不同点：_.解析：由图线可知，电路最大电流大于50 mA，因此电流表选A2；电路最大电压为3 V，电压表选V1；滑动变阻器采用分压式接法，选阻值小的R1.答案：(1)A2V1R1(2)如图(3)电阻随所加电压改变而改变该元件电阻随电压升高而减小，小电珠电阻随电压升高而增大6某学习小组拟研究一个标有“3.6 V1.8 W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：电流表A，量程00.6 A，内阻约为0.2 ；电压表V，量程015 V，内阻约为15 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势为4 V，内阻不计；开关S及导线若干(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来(2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果于是又从实验室找来一量程为Ig100 A、内阻Rg1 000 的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5 V的电压表，则需串联一个阻值为_ 的电阻(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如下表所示：I1(A)00.190.300.370.430.460.480.49I2(A)010203040506070请在图丙中的坐标纸上画出I1I2图线丙丁(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为_W已知电源的电动势为E3.0 V，内阻r1.5 ，定值电阻R04.5 .(结果保留两位有效数字)解析：(1)如图所示(2)设需要串联的电阻阻值为Rx，则有Ig(RgRx)5 V，代入数据可得Rx49 000 .(4)将定值电阻R0看做该电源的电阻，则内阻r6 ，由此可得路端电压UEIr，在I1I2图线所在坐标纸上作出该IU图象如下图所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.1 V，所以该灯泡消耗的功率约为P0.321.1 W0.35 W.答案：(1)见解析图(2)49 000(3)如下图所示(4)0.35