高考物理總復(fù)習(xí) 第4講 實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線課件 新人教版選修31.ppt

四 滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法1 兩種接法比較 2 兩種接法的選擇 若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求 即若滑變動(dòng)阻器阻值調(diào)到最大時(shí) 待測(cè)電阻上的電流 或電壓 仍超過(guò)電流表 或電壓表 的量程 或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流 或電壓 則必須選用分壓式接法 若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí) 待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時(shí) 應(yīng)改用分壓電路 若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié) 則必須采用分壓式電路 兩種電路均可使用的情況下 應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法 因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單 耗能低 五 實(shí)驗(yàn)步驟1 確定電流表 電壓表的量程 采用電流表外接法 滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法 按下圖中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 2 把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端 接線經(jīng)檢查無(wú)誤后 閉合開(kāi)關(guān)s 3 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置 測(cè)出12組左中不同的電壓值u和電流值i 并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s 六 數(shù)據(jù)處理1 在坐標(biāo)紙上以u(píng)為橫軸 以i為縱軸 建立坐標(biāo)系 2 在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中 以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜 3 將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái) 就得到小電珠的伏安特性曲線 七 誤差分析1 由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差 2 電流表 電壓表的讀數(shù)帶來(lái)誤差 要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3 在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 作圖帶來(lái)操作誤差 八 注意事項(xiàng)1 電路的連接方式 1 電流表應(yīng)采用外接法 因?yàn)樾‰娭?3 8v 0 3a 的電阻很小 與0 0 6a的電流表串聯(lián)時(shí) 電流表的分壓影響很大 2 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 目的是使小電珠兩端的電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化 2 閉合開(kāi)關(guān)s前 滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端 使開(kāi)關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓從零開(kāi)始變化 同時(shí)也是為了防止開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)因小電珠兩端電壓過(guò)大而燒壞燈絲 3 i u圖線在u0 1 0v左右將發(fā)生明顯彎曲 故在u 1 0v左右繪點(diǎn)要密 以防出現(xiàn)較大誤差 4 電流表選擇0 6a量程 電壓表量程的選擇視小電珠的額定電壓而定 即使用的若是 3 8v 0 3a 的小電珠 選用電壓表的15v量程 若使用 2 5v 0 6a 的小電珠 則選用電壓表的3v量程 5 當(dāng)小電珠的電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加 到額定值記錄i后馬上斷開(kāi)開(kāi)頭 6 誤差較大的點(diǎn)要舍去 i u圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線 1 完成下列實(shí)驗(yàn)步驟 閉合開(kāi)關(guān)前 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片 閉合開(kāi)關(guān)后 逐漸移動(dòng)變阻器的滑片 斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線 2 請(qǐng)畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖 嘗試解答 1 本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器是分壓連接 分壓連線要求電壓從0開(kāi)始變化 所以初始應(yīng)使電壓表示數(shù)為0 所以先將滑片置于左端 為能在零到額定電壓間多次取值 故使電壓表的示數(shù)在0 2 5v內(nèi)變化 取10組電壓電流值并記錄在表格中 2 由實(shí)物圖可知 電路連接為滑動(dòng)變阻器分壓連接 電流表外接 答案 1 使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓 記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù) 直至電壓達(dá)到額定電壓 2 如圖所示 高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于電路的設(shè)計(jì)主要分兩大塊 1 測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 2 供電電路的設(shè)計(jì) 1 繪出電壓表讀數(shù)u隨op間距離x的變化圖線 2 求出金屬絲的電阻率 并進(jìn)行比較 嘗試解答 1 建立u x坐標(biāo)系 進(jìn)行描點(diǎn) 連線 得到圖線如圖所示 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p148 實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的思路與方法電路設(shè)計(jì)也是高考實(shí)驗(yàn)題中?？碱}型之一 首先應(yīng)明確題目的要求 看清題目要求測(cè)定什么物理量 驗(yàn)證 探究什么物理規(guī)律 或要求設(shè)計(jì)達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)的電路等 其設(shè)計(jì)原則是 安全 方便 經(jīng)濟(jì) 任何實(shí)驗(yàn)電路都由測(cè)量電路和控制電路構(gòu)成 測(cè)量電路又由電表和被測(cè)元件構(gòu)成 而控制電路由變阻器 開(kāi)關(guān) 電源構(gòu)成 2 乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量 電壓表指針指在最大刻度時(shí) 加在l上的電壓值是 v 3 學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出l完整的伏安特性曲線 需要重新設(shè)計(jì)電路 請(qǐng)你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材 在圖4所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào) 嘗試解答 1 由題圖知電壓表讀數(shù)為2 30v 通過(guò)l的電流為0 46a 由歐姆定律計(jì)算得小燈泡l的電阻為5 2 標(biāo)準(zhǔn)電阻r2 3k 是電壓表內(nèi)阻的三分之一 電壓表兩端電壓為3v即滿偏 故標(biāo)準(zhǔn)電阻r2兩端電壓為1v 即小燈泡l兩端電壓為4v 3 考慮到電流表a1量程太大 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小燈泡的額定電流值 故選擇更小量程的電流表a2較好 由于a2表量程小于燈泡的額定電流 故需要將電流表a2進(jìn)行擴(kuò)容 故將標(biāo)準(zhǔn)電阻r1與電流表a2并聯(lián)進(jìn)行分流擴(kuò)容 由于電流表和電壓表內(nèi)阻均已知 故擴(kuò)容后的電流表采用內(nèi)接法還是外接法均可 答案 1 5 2 4 3 本題以描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)為情境 考查電流表和電壓表的改裝 電流表的內(nèi)外接法 滑動(dòng)變阻器的分壓式與限流式接法 電表讀數(shù) 電路設(shè)計(jì) 誤差分析等知識(shí) 這些基本方法都是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ) 而電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的答卷中往往暴露出考生對(duì)這些基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Υ嬖趪?yán)重的欠缺 因此平時(shí)在復(fù)習(xí)過(guò)程中要重視基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律的掌握和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有力的培養(yǎng) 務(wù)必透徹理解電表的改裝的原理與計(jì)算方法 滑動(dòng)變阻器的分壓式接法與限流式接法的區(qū)別 電流表內(nèi) 外接法的區(qū)別及誤差分析 掌握好電表的讀數(shù)方法 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p149 1 2011 重慶 在測(cè)量小燈泡伏安特性實(shí)驗(yàn)中 同學(xué)們連接的電路中有四個(gè)錯(cuò)誤電路 如下圖所示 電源內(nèi)阻不計(jì) 導(dǎo)線連接良好 若將滑動(dòng)變阻器的觸頭置于左端 閉合s 在向右端滑動(dòng)觸頭過(guò)程中 會(huì)分別出現(xiàn)如下四種現(xiàn)象 a 燈l不亮 電流表示數(shù)幾乎為零b 燈l亮度增加 電流表示數(shù)增大c 燈l開(kāi)始不亮 后來(lái)忽然發(fā)光 電流表從示數(shù)不為零到線圈燒斷d 燈l不亮 電流表從示數(shù)增大到線圈燒斷與上述a b c d四種現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的電路序號(hào)為 a b c d 解析 圖 中現(xiàn)象是總電阻減小 電流表示數(shù)增大 和燈泡并聯(lián)的電阻增大 使得燈泡分得的電壓增大 所以燈泡變亮應(yīng)為b 圖 中電流表 電壓表和燈泡并聯(lián) 開(kāi)始時(shí)燈泡不亮 當(dāng)滑頭滑到一定位置時(shí)燈泡開(kāi)始發(fā)光 電流表因電流增加得過(guò)大而燒壞 應(yīng)為c 圖 中由于電壓表內(nèi)阻太大 電燈不亮 電流表示數(shù)幾乎為零 應(yīng)為a 圖 中電燈l不亮 在滑片滑動(dòng)過(guò)程中 電流表因電流增加得過(guò)大而燒壞 應(yīng)為d 答案 a 2 2012 河南許昌 額定電壓均為220v的白熾燈l1和l2的u i特性曲線如下圖甲所示 現(xiàn)將和l2完全相同的l3與l1和l2一起按如圖乙所示電路接入220v電路中 則下列說(shuō)法正確的是 a l2的額定功率為99wb l2的實(shí)際功率為17wc l3的實(shí)際功率比l3的實(shí)際功率小17wd l2的實(shí)際功率比l3的實(shí)際功率小82w 解析 由l2的伏安特性曲線可得 在額定電壓220v時(shí)的電流為0 45a 則l2的額定功率為p額 u額i額 99w 所以選項(xiàng)a正確 圖示電路為l1和l2串聯(lián)再與l3并聯(lián) 所以l1和l2串聯(lián)后兩端的總電壓為220v 那么流過(guò)l1和l2的電流及兩燈的電壓滿足i1 i2 u1 u2 220v 由l1和l2的u i圖線可知 i1 i2 0 25a u1 152v u2 68v 故燈l2的實(shí)際功率p2 i2u2 17w 故選項(xiàng)b正確 由于l3兩端的電壓為220v 故p3 p額 99w 則p3 p2 82w 故選項(xiàng)c錯(cuò) d對(duì) 正確選項(xiàng)為a b d 答案 abd 3 2012 武漢聯(lián)考 在做 描繪小燈泡的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)時(shí) 所用器材有 電動(dòng)勢(shì)為6v的電源 額定電壓為2 5v的小燈泡 以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器 電表 開(kāi)頭和導(dǎo)線 要求能測(cè)出盡可能多組數(shù)據(jù) 如下圖是沒(méi)有連接完整的實(shí)物電路 已連接好的導(dǎo)線有a b c d e f六根 1 請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線 將實(shí)物電路連接完整 2 連好電路 閉合開(kāi)關(guān) 移動(dòng)變阻器滑片p 發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮 但電壓表有示數(shù) 電流表幾乎不偏轉(zhuǎn) 則故障的原因可能是 3 排除故障后閉合開(kāi)關(guān) 移動(dòng)滑片p到某處 電壓表的示數(shù)為2 2v 要測(cè)量小燈泡的額定功率 應(yīng)將滑片p向 端滑動(dòng) 填 左 右 4 通過(guò)移動(dòng)滑片p 分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù) 并繪制成了如右圖所示的u i圖象 根據(jù)u i圖象提供的信息 可計(jì)算出小燈泡的額定功率約為 w 5 圖線是曲線而不是過(guò)原點(diǎn)的直線 原因是 解析 1 為方便電路調(diào)節(jié) 滑動(dòng)變阻器應(yīng)分壓式接法 2 小燈泡始終不亮 電流表幾乎不偏轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象表明小燈泡上沒(méi)有電流流過(guò) 但電壓表有示數(shù) 一定是c段導(dǎo)線斷路或燈泡損壞 3 滑片p向右移動(dòng)時(shí) 小燈泡上獲得的電壓升高 電壓有可能從2 0v升高到額定電壓2 5v 4 從u i圖象上觀察 額定電壓是2 5v時(shí) 電流約為0 2a 額定功率約為0 5w 5 小燈泡的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大 圖線是曲線而不是直線 答案 1 連線如下圖所示 2 c段導(dǎo)線斷路或燈泡損壞 3 右 4 0 5 5 小燈泡的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大 4 2012 海淀模擬 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下 1 在上述器材中 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 電流表應(yīng)選 2 在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線 把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路 3 利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在i u坐標(biāo)系中 描繪出了如右圖所示的小電珠的伏安特性曲線 根據(jù)此圖給出的信息 可以判斷出圖中正確的是 圖中p為小燈泡功率 5 發(fā)光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件 它的電路符號(hào)如右圖所示 正常使用時(shí) 帶 的一端接高電勢(shì) 帶 的一端接低電勢(shì) 某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)方法探究二極管的伏安特性 現(xiàn)測(cè)得它兩端的電壓u和通過(guò)它的電流i的數(shù)據(jù)如下表所示 1 在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 除電源 開(kāi)關(guān) 滑動(dòng)變阻器外 實(shí)驗(yàn)用電壓表v 內(nèi)阻rv約為10k 電流表ma 內(nèi)阻ra約為100 2 在下圖中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的伏安特性曲線 3 根據(jù) 2 中畫出的二極管的伏安特性曲線 簡(jiǎn)要說(shuō)明發(fā)光二極管的電阻與其兩端電壓的關(guān)系 解析 1 同時(shí)測(cè)定二極管上的電流和電壓時(shí) 由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù) 可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的 變化的范圍大約在100 500 之間 故電流表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量影響較大 利用電流表外接法誤差小 而測(cè)量數(shù)據(jù)從0開(kāi)始 滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法 才能得到足夠多的數(shù)據(jù) 2 將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn) 平滑連接各點(diǎn)可畫出u i圖線 3 發(fā)光二極管的電阻隨其兩端電壓的增大而呈現(xiàn)非線性減小 答案 1 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 2 伏安特性曲線如圖所示 6 2012 洛陽(yáng)四校聯(lián)考 如圖所示為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡燈絲電阻的u i關(guān)系曲線圖 1 在上框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 根據(jù)該電路圖可得到u i關(guān)系的完整曲線 可用的器材有 電壓傳感器 電流傳感器 滑線變阻器 變化范圍0 50 電動(dòng)勢(shì)為6v的電源 不計(jì)內(nèi)阻 小燈泡 電鍵 導(dǎo)線若干 2 如果將該小燈泡分別接入甲 乙兩個(gè)不同電路 如圖所示 其中甲電路的電源為一節(jié)干電池 乙電路的電源為三節(jié)干電池 每節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1 5v 內(nèi)電阻為1 5 定值電阻r 18 則接入 選填 甲 或 乙 電路時(shí) 小燈泡較亮些 3 在電路乙中 小燈泡消耗的電功率為 w 4 若將電路乙中的電阻r替換為另一個(gè)完全相同的小燈泡 其他條件不變 則此時(shí)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為 w 解析 由于要畫出u i關(guān)系的完整曲線 必須用分壓接法畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 分別在小燈泡燈絲電阻為u i關(guān)系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線 與小燈泡燈絲電阻為u i關(guān)系曲線交點(diǎn)