高考物理必考17個實驗精講精練專題10描繪小電珠伏安特性曲線含解析

高考物理必考17個實驗精講精練專題10描述小電珠伏安特征曲線含分析高考物理必考17個實驗精講精練專題10描述小電珠伏安特征曲線含分析高考物理必考17個實驗精講精練專題10描述小電珠伏安特征曲線含分析授課資料范本2020年高考物理必考17個實驗精講精練專題10描述小電珠的伏安特點曲線含分析編寫：__________________時間：__________________1/11描述小電珠的伏安特點曲線基本知識實驗原理：由于電流增大，小燈泡的功率也增大，溫度高升，電燈絲資料的電阻率增大，因此電燈絲的電阻增大，因此燈絲電阻其實不是一個定值.由于電流越大，燈絲電阻越大，它的伏安特點曲線(I-U圖線)其實不是一條直線，在該曲線上，任意一點與原點連線的斜率表示該點(在此電壓與電流下)的電阻的倒數(shù)，斜率越小，電阻越大.實驗器材：“，”的小燈泡，4~6V學(xué)生電源(或3～4個電池組)，0～100Ω的滑動變阻器，015V的電壓表，0～06A的電流表，開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.實驗電路：實驗步驟：采用適合的儀器按上圖所示的電路連接好.將滑動變阻器滑片調(diào)治到A端后，閉合開關(guān).調(diào)治滑動變阻器，在燈泡額定電壓范圍內(nèi)讀取數(shù)組不相同的電壓值和電流值，并制表記錄.斷開開關(guān)，拆下導(dǎo)線，將儀器恢復(fù)原樣.以I為縱軸，U為橫軸，畫出I-U曲線并進(jìn)行分析.2/11例題和習(xí)題某同學(xué)研究小燈泡的伏安特點，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓V，額定電流0.32A）；電壓表○V（量程3V，內(nèi)阻3kΩ）；電流表○A（量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω）；固定電阻R0（阻值1000Ω）；滑動變阻器R（阻值0~9.0Ω）；電源E（電動勢5V，內(nèi)阻不計）；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。（1）實驗要求可以實現(xiàn)在V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖。（2）實驗測得該小燈泡伏安特點曲線如圖（a）所示。由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_________（填“增大”“不變”或“減小”），燈絲的電阻率__________（填“增大”“不變”或“減小”）。（3）用另一電源E0（電動勢4V，內(nèi)阻Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調(diào)治滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為，最大功率為______________W_________W。（結(jié)果均保留2位小數(shù)）【答案】23.（1）（2）增大增大（3）3/11【分析】（1）由于電壓表量程不夠，因此要與電壓表串通電阻R0，使其量程由3V增大到4V。由于待測小燈泡的電阻最大為12,而，因此待測電阻屬于小電阻，用電流表外接法。實驗要求可以實現(xiàn)在V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，因此滑動變阻器用分壓器接法。電路圖以以下圖。（2）由于電阻為圖象斜率的倒數(shù)，因斜率減小，因此電阻增大。電阻率也增大。（3）當(dāng)滑動變阻器阻值為即最大時，小燈泡功率最小，依照閉合電路歐姆定律，有，作出IU圖象，與小燈泡的IU圖象的交點為（），則功率為.當(dāng)滑動變阻器阻值為R0即最小時，小燈泡功率最大，依照閉合電路歐姆定律4UI，有I4U，作出IU圖象，與小燈泡的IU圖象的交點為（3.65,0.32），則功率為.圖象以下：某同學(xué)想要描述標(biāo)有“，”字樣小燈泡L的伏安特點曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確，繪制曲線完滿，可供該同學(xué)采用的器材除了開關(guān)，導(dǎo)線外，還有：電壓表V1（量程0~3V，內(nèi)阻等于3kΩ）電壓表V2（量程0~15V，內(nèi)阻等于15kΩ）電流表A1（量程0~200mA，內(nèi)阻等于10Ω）4/11電流表A2（量程0~3A，內(nèi)阻等于0.1Ω）滑動變阻器R1（0~10Ω，額定電流2A）滑動變阻器R2（0~1kΩ，額定電流）定值電阻R3（阻值等于1Ω）定值電阻R4（阻值等于10Ω）①請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁②該同學(xué)描述出的I-U圖像應(yīng)是以下圖中的______【答案】①電路如圖；②B【分析】①用電壓表V1和R5串通，可改裝成量程為的電表，量程為200mA的A1與定值電阻R4并聯(lián)改裝成量程為的安培表，待測小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接電路；②小燈泡的電阻隨溫度高升而變大，故該同學(xué)描述出的I-U圖線應(yīng)該是B.圖1是小紅同學(xué)在做“描述小燈泡的伏安特點曲線”實驗的實物連接圖。5/111）依照圖1畫出實驗電路圖；2）調(diào)治滑動變阻器獲取了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖2中的①、②、③、④所示，電流表量程為，電壓表量程為3V。所示讀數(shù)為：①__________②__________③____________________。兩組數(shù)據(jù)獲取的電阻分別為__________和__________。【答案】（1）（2）①、②、③、④0.27V.。（8.30.1）和（0.1），如填為（0.1）和（0.1）也行。【分析】注意電流和電壓的對應(yīng)關(guān)系：電流小對應(yīng)電壓小?！咀h論】本題觀察“描述小燈泡的伏安特點曲線”實驗中實物圖變換為電路圖以及電流表、電壓表的讀數(shù)和電阻的計算，難度：中等。4.某學(xué)習(xí)小組研究一小電珠在不相同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖甲所示，現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接。①實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右搬動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接；6/11②某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________________A③該小組描述出的伏安特點曲線如圖丙所示，依照圖線判斷，將_________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3V、內(nèi)阻為1的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為__________________W(保留兩位小數(shù))。【答案】連線如右圖；0.44；～【分析】①滑動變阻器要接成分壓電路，以以下圖。②電流表每小格表示0.02A，因此電流表示數(shù)為0.44A③當(dāng)外電阻與內(nèi)阻相等時，電源輸出功率最大，即為1。此時外電壓為E,查圖3知電壓為時電流為，電阻則為因此要有4個電阻并聯(lián)才可以使功率最大。最大功率為.為了描述小燈泡的伏安特點曲線，實驗室可供選擇的器材以下：A．待測小燈泡(6V500mA)7/11B．電流表內(nèi)阻約Ω)C．電壓表V(0-3V內(nèi)阻5kΩ)D．滑動變阻器R1(0-lkΩ100mA)E．滑動變阻器R2(0-5Ω1.5A)F．電阻箱R3(0-9999.9Ω)G．直流電源E(約6V，內(nèi)阻不計)H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干圖甲圖乙(1)將電壓表量程擴(kuò)大為6V，與它串通的電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為kΩ.圖甲中畫出了實驗的部分電路，請你補(bǔ)全電路圖；滑動變阻器應(yīng)采用(選填"Rl"或"R2").實驗中，變阻器滑動觸頭P在ab間搬動時，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只幸虧3.5V-間變化，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(4)消除故障后，測量出多組數(shù)據(jù)。以燈泡兩端的電壓U為橫軸，電流表的示數(shù)I為縱軸，描點作出小燈泡的伏安特點曲線如圖乙所示．若電壓表V的實質(zhì)阻值大于5kΩ，則小燈泡實質(zhì)的伏安特點曲線應(yīng)在所畫圖線的(選填"上方"或"下方").【答案】（1）5（2）電路以以下圖，改裝電壓表、外接法（3）ac中止路（4）上方【分析】（1）依照串通電路電阻與電壓成正比，實驗，因此R5k。8/11（2）把擴(kuò)大量程后的電壓表即原電壓表與R5k的電阻串通后畫在電路中。由于小燈泡的內(nèi)阻（約612）比電壓表內(nèi)阻（擴(kuò)大量程后為10）小很多而比電流表內(nèi)阻（0.5Ω）大不多，因此用電流表外接法。由于小燈泡的電阻較小，因此滑動變阻器選R2。（3）ac中止路后，滑動變阻器原來是分壓器接法就變成了限流器接法，分壓器可以使小燈泡分得的電壓從0到額定電壓（6V）之間連續(xù)變化，限流器只能使小燈泡分得的電壓從某值到額定電壓（6V）之間連續(xù)變化，所謂某值是滑動變阻器的阻值的最大值與小燈泡的分壓值，大體為。為什么ac中止路后小燈泡兩端的電壓只幸虧3.5V-6.0V間變化呢？當(dāng)滑動變阻器的滑動端P在b時，小燈泡電壓為電源電動勢6V（電源內(nèi)阻不計）。當(dāng)滑動變阻器的滑動端P在a時，小燈泡電壓若是按其電阻計，依照串通分壓原理應(yīng)該是,為什么是呢？這是由于小燈泡的電阻不是固定不變的，12是在額定電壓下的電阻，電壓小了，電阻應(yīng)該也小，那么怎么求呢？方法以下：在小燈泡的伏安特點曲線中再畫一條電阻R5的伏安特點曲線以以下圖中的直線。爾后用直尺試著畫一條橫線，使電流相等的情況下電阻的電壓與小燈泡的電壓之和等于6V，可以看出，此時，小燈泡的電壓約為。9/11（4）電壓表擴(kuò)大2倍量程，是依照RV5k計算出的串通電阻為5k，因電壓表V的實質(zhì)阻值大于5kΩ，而串通電阻依舊為R5k，則電壓表擴(kuò)大量程的倍數(shù)小于2，即對于每一個電流值，對應(yīng)的實質(zhì)電壓小于伏安特點曲線上的值，即每個點要向左移，因此小燈泡實質(zhì)的伏安特點曲線應(yīng)在所畫圖線的上方。為了更清楚地說明這個問題，我們不如用數(shù)聽聞話。設(shè)電壓表V的實質(zhì)阻值為6kΩ(大于5kΩ)，則電壓表擴(kuò)大量程后的量程為，則原來的電壓表讀數(shù)的實質(zhì)值都要