第七章+實(shí)驗(yàn)八+描繪小燈泡的伏安特性曲線(深度思考+考點(diǎn)突破+提能訓(xùn)練,13頁(yè),含解析)

1、實(shí)驗(yàn)八描繪小燈泡的伏安特性曲線考綱解讀 1.掌握滑動(dòng)變阻器的使用方法及連接方式.2.掌握伏安特性曲線的描繪方法.3.理解小燈泡的伏安特性曲線為什么不是一條直線基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理(1)測(cè)多組小燈泡的U、I，并繪出IU圖象；(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)器材小燈泡“3.8 V,0.3 A”、電壓表“03 V15 V”、電流表“00.6 A3 A”、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆3實(shí)驗(yàn)步驟(1)畫出電路圖(如圖甲)(2)將小燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示電路(3)測(cè)量與記錄移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左

2、右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中(4)數(shù)據(jù)處理在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線4實(shí)驗(yàn)器材選取(1)原則：安全；精確；操作方便(2)具體要求電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流干電池中電流一般不允許超過(guò)0.6 A.用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上從便于操作來(lái)考慮，限流式接法要選用與待測(cè)電阻相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用小阻值滑動(dòng)變阻器規(guī)律方法總結(jié)1

3、滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法比較兩種接法的電路圖負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍UE0UE負(fù)載R上電流的調(diào)節(jié)范圍I0I2兩種接法的適用條件(1)限流式接法適合測(cè)量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)(2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)3注意事項(xiàng)(1)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法：本實(shí)驗(yàn)要作出UI圖象，要求測(cè)出多組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓式接法(3)保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于最大

4、電阻處，加在小燈泡兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓4誤差分析(1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值(2)測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差(3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差.考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和電路設(shè)計(jì)的考查例1(2012·四川理綜·22(2)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：小燈泡L，規(guī)格“4.0 V0.7 A”；電流表A1，量程3 A，內(nèi)阻約為0.1 ；電流表A2，量程0.6 A，內(nèi)阻r20.2 ；電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻rV9 k；標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1 ；標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻

5、值3 k；滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍010 ；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)通過(guò)L的電流為0.46 A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)L的電阻為_.甲乙圖1乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖2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.圖2圖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3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)考點(diǎn)二對(duì)儀器選取、圖象描繪及數(shù)據(jù)處理的考查例2物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75

6、W，額定電壓值已模糊不清他們想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2 ，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U V1.22 V他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過(guò)燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)繪燈泡的UI圖線，進(jìn)而分析燈泡的額定電壓A電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)B電流表A1(量程150 mA，內(nèi)阻約2 )C電流表A2(量程500 mA，內(nèi)阻約0.6 )D滑動(dòng)變阻器R1(020 )E滑動(dòng)變阻器R2(0100 )F電源E(電動(dòng)勢(shì)4.0 V，內(nèi)阻不計(jì))G開關(guān)S和導(dǎo)線若干H待測(cè)燈泡L(額定功率0.75 W，額定電壓未知)

7、(1)在下面所給的虛線框中畫出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇_(填“A1”或“A2”)；滑動(dòng)變阻器選擇_(填“R1”或“R2”)(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，該同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，當(dāng)電壓達(dá)到1.23 V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當(dāng)達(dá)到2.70 V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡已過(guò)亮，便立即斷開開關(guān)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中.次數(shù)1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖4中作出燈泡的UI圖線圖4(3)由圖象得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為_V；這一結(jié)果大于1.23 V，其原因是_39電學(xué)實(shí)驗(yàn)

8、電路設(shè)計(jì)的思路與方法 1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)2在測(cè)量電路中，一般有電流表內(nèi)接和外接兩種方式，對(duì)于給定電表內(nèi)阻的情況，應(yīng)先比較R0與待測(cè)電阻Rx的關(guān)系，其中R0，若Rx>R0，則設(shè)計(jì)為內(nèi)接；若Rx<R0，則設(shè)計(jì)為外接；若電表量程不合適，往往還要用定值電阻對(duì)電表進(jìn)行改裝3在控制電路中，滑動(dòng)變阻器有分壓式、限流式兩種接法，若變阻器阻值較小，一般設(shè)計(jì)為分壓式；若變阻器阻值較大，一般設(shè)計(jì)為限流式，在二者都可行時(shí)，應(yīng)先考慮限流方式，但下面三種情形必須設(shè)計(jì)為分壓式接法：(1)數(shù)據(jù)要求

9、從0開始變化；(2)變阻器阻值太小，限流限不??；(3)調(diào)節(jié)變阻器時(shí)，不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù).1(2012·安徽理綜·21)圖6為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V.圖6(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；斷開開關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線(2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖2(2011·福建理綜·19(2)某同學(xué)在探究規(guī)格為“6 V，3 W”的小電珠伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測(cè)量小電珠的

10、電阻，則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至_擋進(jìn)行測(cè)量(填選項(xiàng)前的字母)A直流電壓10 V B直流電流5 mAC歐姆×100 D歐姆×1(2)該同學(xué)采用圖7所示的電路進(jìn)行測(cè)量圖中R為滑動(dòng)變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測(cè)小電珠，為電壓表(量程6 V，電阻20 k)，為電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻 圖71 )，E為電源(電動(dòng)勢(shì)8 V，內(nèi)阻不計(jì))，S為開關(guān).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最_端；(填“左”或“右”).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，已知各元件均無(wú)故障，但閉合開關(guān)S后，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因是_點(diǎn)至_點(diǎn)的導(dǎo)線沒(méi)有連接好

11、；(圖中的黑色小圓點(diǎn)表示接線點(diǎn)，并用數(shù)字標(biāo)記，空格中請(qǐng)?zhí)顚憟D7中的數(shù)字).該同學(xué)描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖8所示，則小電珠的電阻值隨工作電壓的增大而_(填“不變”、“增大”或“減小”)3(2011·山東理綜·23(2)某同學(xué)利用圖9所示電路，探究了電源在不同負(fù)載下的輸出功率圖9所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D10上畫出UI圖象.U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55圖10根據(jù)所畫的UI圖象，可求得電流I0.20 A時(shí)電源的輸出功率為_ W(保留兩位有效數(shù)字)實(shí)驗(yàn)完成后，該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了反思，認(rèn)為

12、按圖9電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中存在安全隱患，并對(duì)電路重新設(shè)計(jì)在圖11所示的電路中，你認(rèn)為既能測(cè)出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，又能消除安全隱患的是_(Rx阻值未知)圖114小亮同學(xué)為研究某電學(xué)元件(最大電壓不超過(guò)2.5 V，最大電流不超過(guò)0.55 A)的伏安特性曲線，在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表(量程是3 V，內(nèi)阻是6 k)B電壓表(量程是15 V，內(nèi)阻是30 k)C電流表(量程是0.6 A，內(nèi)阻是0.5 )D電流表(量程是3 A，內(nèi)阻是0.1 )F滑動(dòng)變阻器(阻值范圍05 )，額定電流為0.6 AG滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 )，額定電流為0.6 AH直流電源(電動(dòng)勢(shì)E3 V，內(nèi)阻不

13、計(jì))I開關(guān)、導(dǎo)線若干該同學(xué)設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示電學(xué)元件上的電流和電壓).I/A00.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表選_；電壓表選_；滑動(dòng)變阻器選_(以上均填寫器材代號(hào))(2)請(qǐng)?jiān)谙旅娴奶摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(3)在圖12中描出該電學(xué)元件的伏安特性曲線；圖12(4)據(jù)圖中描出的伏安特性曲線可知，該電學(xué)元件的電阻隨溫度而變化的情況為：_.5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

14、：電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源、額定電壓為2.5 V的小燈泡、以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線要求能測(cè)出盡可能多組數(shù)據(jù)圖13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)圖13(1)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，在原圖中將實(shí)物電路連接完整；(2)連好電路，閉合開關(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)排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向_端滑動(dòng)(選填“左”或“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)，并繪制成了如圖1

15、4所示的UI圖象根據(jù)UI圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是_ W；圖14(5)圖線是曲線而不是過(guò)原點(diǎn)的直線，原因是_.1答案54見(jiàn)解析圖解析電壓表的示數(shù)U2.30 V，所以燈泡L的電阻RL 5 .由題圖知電壓表V與R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓，當(dāng)電壓表V的示數(shù)為3 V時(shí)，R2兩端的電壓U2R2×3 000 V1 V，所以燈泡兩端的電壓UUVU2(31) V4 V.要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，則電壓表的量程應(yīng)變?yōu)?.0 V，電流表的量程應(yīng)變?yōu)?.7 A，因此將電壓表V與標(biāo)準(zhǔn)電阻R2串聯(lián)改裝成量程為4.0 V的電壓表，將電流表A2與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1并聯(lián)改裝成量程為0.6 A A

16、0.72 A的電流表故虛線框內(nèi)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示2解析(1)根據(jù)PI2R，估算燈泡的電流大約是600 mA，因此電流表應(yīng)選A2；本實(shí)驗(yàn)要描繪出燈泡的UI圖線，需要測(cè)量多組數(shù)據(jù)，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)接成分壓式，所以應(yīng)選阻值較小的R1；小燈泡電阻不大，電流表應(yīng)外接；(2)如圖所示(3)由PUI0.75 W，再結(jié)合圖象可知U額2.5 V；大于1.23 V的原因是由于燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻答案(1)電路原理圖如圖所示A2R1(2)見(jiàn)解析圖(3)2.5(2.42.6)燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻(或燈泡電阻隨溫度升高而變大)3答案(1)A2V1R1(2)如圖所示(3)減小0.121答案(1)使它

17、靠近滑動(dòng)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)到其額定電壓(2)見(jiàn)解析圖解析(1)滑動(dòng)變阻器為分壓式接法，故閉合開關(guān)前，小燈泡兩端的電壓為零，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使它靠近滑動(dòng)變阻器左端的接線柱閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，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)與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖如圖所示2答案(1)D(2).左.15(或51).增大解析(1)因小電珠正常發(fā)光時(shí)的電阻R 12 ，小電珠未接入電路的電阻要比正常發(fā)光時(shí)小得多(因溫度的影響)，故用多用電表測(cè)未接入電路的小電珠的電阻，應(yīng)選D.(2).在實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開關(guān)前，應(yīng)使用電器的電壓、電流為最小值，故應(yīng)使滑片P置于最左端.若1點(diǎn)到5點(diǎn)未接好，則電路成為滑動(dòng)變阻器的限流式電路.在IU圖象中的每一點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率逐漸減小，即電阻的倒數(shù)減小，所以電阻增大3答案如圖所示0.37bc解析選擇合適標(biāo)度后描點(diǎn)，連接成圖象時(shí)，應(yīng)舍棄第四組數(shù)據(jù)點(diǎn)在所畫的UI圖象上讀出與I0.2 A對(duì)應(yīng)的電壓U值，根據(jù)PIU求解題中“存在安全隱患”，意為缺乏保護(hù)措施a電路中Rx起不到保護(hù)作用，d中Rx起保護(hù)作用，但不能測(cè)出電源的輸出功率，b、c能滿足題目要求，選b、c.4答案(1)CAF(2)見(jiàn)解析圖(3)見(jiàn)解析圖(4