高考物理大一轮复习实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验准备 实验目的通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线 并分析曲线的变化规律 实验原理 增大 温度 直线 线性 金属导体的电阻率随温度升高而 从而使得金属导体的电阻随 变化而发生相应的变化 一个灯泡 不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可能相差几倍到几十倍 它的伏安特性曲线并不是一条 即灯丝的电阻是非 的 本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内其阻值的变化 从而了解它的导电特性 实验器材 小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 开关 导 线 坐标纸 实验过程 实验步骤 1 按电路图连接好电路 实验电路图如图S8 1所示 实物 接线图如图S8 2所示 图S8 1 图S8 2 2 检查无误后 将滑片调节至最左边附近 闭合电键 读出一组U I值 记录在表格中 3 再向右依次调节滑动变阻器的滑片到不同位置 读出十组不同的U I值 记录在表格中 4 断开电键 整理好器材 数据分析 1 在坐标纸上以U为横轴 以I为纵轴 并选取适当的单 位 2 用描点法在坐标纸上标出各组I U值的对应点位置 3 用平滑曲线将各点依次连接起来 4 分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律 实验分析 误差分析 1 由于电压表不是理想电表 内阻并非无穷大 对电路的 影响会带来误差 2 在坐标纸上描点 作图会带来误差 注意事项 1 为减小实验误差 测量电路应采用电流表外接法 2 为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化 滑动变阻器 应采用分压式连接 基础检测 某同学用如图S8 3甲所示的电路测绘额定电压为3 0V的小灯泡I U图线 并研究小灯泡的实际功率与所加电压的关系 甲 乙 图S8 3 1 根据电路图 用笔画线代替导线 将图乙中的实物图连 成完整的实验电路 2 开关S闭合之前 图甲中滑动变阻器R的滑片应置于 填 a端 b端 或 ab的正中间 3 根据实验数据 画出的小灯泡的I U图线如图S8 4所示 由此可确定小灯泡在电压为2 5V时的实际功率为 计算结果保留3位有效数字 图S8 4 4 已知小灯泡灯丝在27 时的电阻是1 5 并且其阻值与灯丝温度的关系为R k 273 t k为比例常数 根据I U图线 估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为 解析 1 根据电路图 可得实物图的连线如图所示 图D24 2 开关S闭合之前 应使小灯泡两端的电压最小 故滑动 变阻器R的滑片应置于a端 3 由小灯泡的I U图线可知 当电压为2 5V时 通过小灯泡的电流约为0 39A 故小灯泡的实际功率P UI 2 5 0 39W 0 975W 4 由小灯泡的I U图线可知 当小灯泡正常工作时 电压 7 14 则有1 5 k 273 27 7 14 k 273 t 解得t 1155 答案 1 如图D24所示 2 a端 3 0 975W 4 1155 考点1滑动变阻器的分压式与限流式的接法 重点归纳 1 两种控制电路的比较 续表 2 两种控制电路的选择 1 下列三种情况必须选用分压式接法 要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时 如测定导体的伏安特性 校对改装后的电表等电路 当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0 且实验要求的电压变化范围较大 或要求测量多组数据 时 因为若用限流法 RL两端电压变化不明显 若采用限流接法 电路中实际电压 或电流 的最小值仍 超过RL的额定值时 只能采用分压接法 2 下列情况可选用限流式接法 测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节 只是小范围内测量 且RL与R0接近或RL略小于R0 采用限流式接法 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小 不能满 足分压式接法的要求时 采用限流式接法 没有很高的要求 仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时 可考虑安装简便和节能因素 采用限流式接法 典例剖析例1 2016年贵州遵义三模 某学习小组的同学拟探究 小灯泡L的伏安特性曲线 可供选用的器材如下 小灯泡L 规格 4 0V0 7A 电流表电流表电压表 量程0 3A 内阻约为0 1 量程0 0 6A 内阻r2 0 2 量程0 3V 内阻rV 9k 标准电阻R1 阻值1 标准电阻R2 阻值3k 滑动变阻器R 阻值范围0 10 学生电源E 电动势6V 内阻不计 开关S及导线若干 甲 乙 丙 丁 图S8 5 1 甲同学设计了如图S8 5甲所示的电路来进行测量 当通过L的电流为0 46A时 电压表的示数如图乙所示 其读数为 V 此时L的电阻为 2 乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量 电压表指针指在最大刻度时 加在L上的电压值是 V 3 学习小组认为要想更准确地描绘出灯泡L完整的伏安特性曲线 需要重新设计电路 请你在乙同学的基础上利用所供器材 在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图 并在图上标明所选器材代号 故示数为2 30V 根据欧姆定律R 解析 1 因为电压表的量程为3V 所以分度值为0 1V 2 30V0 46A 5 2 串联一个定值电阻 相当于增加了电压表的量程 因为电压表内阻和R2之比为3 1 故根据欧姆定律可得电压表两端的电压与电阻R2两端的电压之比为3 1 因为电压表满偏 故电压表示数为3V 所以定值电阻R2两端的电压为1V 故L上的电压为4V 3 首先电流表的量程太大 误差太大 应使用电流表 而 的量程小于小灯泡的额定电流 所以需要将电流表的量程 并联一个分流电阻 实验电路图如图 增大 所以给电流表S8 6甲或乙所示 甲 乙 图S8 6答案 1 2 305 2 4 3 如图S8 6甲或乙所示 考点练透 1 2016年天津卷 某同学想要描绘标有 3 8V 0 3A 字样小灯泡L的伏安特性曲线 要求测量数据尽量精确 绘制曲线完整 可供该同学选用的器材除开关 导线外 还有 电压表 量程0 3V 内阻等于3k 电压表电流表电流表 量程0 15V 内阻等于15k 量程0 200mA 内阻等于10 量程0 3A 内阻等于0 1 滑动变阻器R1 0 10 额定电流2A 滑动变阻器R2 0 1k 额定电流0 5A 定值电阻R3 阻值等于1 定值电阻R4 阻值等于10 定值电阻R5 阻值等于1k 电源E E 6V 内阻不计 1 请画出实验电路图 并将各元件字母代码标在该元件的 符号旁 2 该同学描绘出的I U图象应是下图中的 AC BD 答案 1 如图D25所示 2 B 图D25 考点2图象法处理数据 重点归纳 画I U图线时 不要画成折线 要用平滑曲线连接 如果 有个别偏离较远的点应该舍弃 典例剖析例2 2015年辽宁四校模拟 由金属丝制成的电阻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 5V 1 2W B 电流表C 电压表 0 0 6A 内阻为1 0 3V 内阻未知 D 滑动变阻器 0 10 额定电流1A E 电源 E 3V 内阻r 1 F 定值电阻R0 阻值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 请在虚线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表所示 图S8 7 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 然后在坐标图S8 7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 计算结果保留2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接法 电路如图S8 8甲所示 甲 乙 图S8 8 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 UR U Ir 数据如下表所示 电阻器的伏安特性曲线如图乙中的曲线所示 UR V 0 10 0 20 0 35 0 60 0 90 1 45 2 05 2 52 3 由UR I r R0 E作出U I图象如图乙中直线所示 由此图象与电阻器U I图线的交点可得此时电阻器的电压UR 0 9V 电流I 0 35A 电阻器的实际功率为P UI 0 32W 答案 1 如图S8 10甲所示 2 0 10 0 20 0 35 0 60 0 90 1 45 2 05 2 52 如 图乙中的曲线所示 3 0 32 考点练透 2 2016年河南洛阳一中模拟 有一个额定电压为2 8V 功率约为0 8W的小灯泡 现要用伏安法描绘这个灯泡的I U图线 有下列器材供选用 A 电压表 0 3V 内阻6k B 电压表 0 15V 内阻30k C 电流表 0 3A 内阻0 1 D 电流表 0 0 6A 内阻0 5 E 滑动变阻器 10 2A F 滑动变阻器 200 0 5A G 蓄电池 电动势6V 内阻不计 甲 乙 丙图S8 9 1 某同学误将电流表和电压表接成如图S8 9甲所示的电路 其他部分连接正确 接通电源后 小灯泡的发光情况是 要求小灯泡的电压从零开始增大 应选择图乙中的电路图是 填 a 或 b 2 用正确的电路进行测量 电压表应选用 电流 表应选用 用序号字母表示 3 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 4 通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示 由图 线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 5 若将此灯泡与电动势6V 内阻不计的电源相连 要使灯泡正常发光 需串联一个阻值为 的电阻 计算结果保留3位有效数字 解析 1 由电路图可知 电压表串接在电路中 电路中的电阻很大 小灯泡不亮 要使电压从零开始调节 应采用分压接法 故电路图应选择b 2 由题意可知 灯泡的额定电压为2 8V 故电压表的量程应大于2 8V 故电压表应选3V量程 故选A 由P UI可得 电流为I 0 82 8 A 0 29A 故电流表应选D 3 本实验中应选用分压接法 故滑动变阻器应选小电阻 故滑动变阻器选E 4 由图可知 当电压为2 8V时 电流为0 28A 故电阻 5 要使灯泡串联在6V的电源上正常工作 则与之串联的电阻的电压应为6V 2 8V 3 2V 此时电路中电流为0 28A 故应串联的电阻R 3 20 28 11 4 答案 1 不亮b 2 AD 3 E 4 10 5 11 4