(通用版)2020版高考物理大一轮复习8.4实验9描绘小电珠的伏安特性曲线课件新人教版.pptx
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1、实验9 描绘小电珠的伏安特性曲线,-2-,一、实验目的 1.描绘小电珠的伏安特性曲线。 2.分析伏安特性曲线的变化规律。 二、实验原理 1.测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图像。 2.由图像的斜率反映电流与电压和温度的关系。 三、实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V,0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。,-3-,四、实验步骤 1.连接电路。 确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,用导线连接成如图所示电路。,-4-,2.测出小电珠在不同电压下的电流。 (1)闭合开关S前,滑动变阻器滑片应移到最左端,以使
2、开关闭合时小电珠两端的电压能从零开始变化;同时,这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。 (2)移动滑动变阻器滑片的位置,测出多组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格。3.拆除电路,整理仪器。,-5-,五、数据处理 1.在坐标纸上以U为横轴,I为纵轴,建立坐标系。 2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。 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。 六、误差分析 1.系统误差:由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响带来的误差。 2.偶然误差: (1)电压表、电流表的读数带来
3、的误差。 (2)在坐标纸上描点、作图带来的误差。,-6-,七、注意事项 1.电路的连接方式: (1)电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8 V 0.3 A)的电阻很小,与00.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。 (2)滑动变阻器应采用分压式连接,目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。 2.闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。 3.I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。 4.当小电珠的电压接近额定
4、值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。 5.误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。,-7-,1.在实验中,由于电源电动势的限制,小电珠两端的电压达不到其工作的额定电压,是否影响该实验的实验结论? 提示:不影响。,-8-,2.设计一种测小电珠电阻的准确方法。 提示:如图所示,两个电压表完全相同且内阻很大。移动滑动变阻器滑片,调节电阻箱的示数,使两个电压表示数相同,则电阻箱的读数即为小电珠的电阻值,记下小电珠的电阻和电压;多次移动滑动变阻器滑片,采用相同方法,记下相应电阻箱示数和电压表的读数。在坐标纸上画出R-U图线,并分析R随U变化的规律。 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验
5、中,由于电表内阻的影响,会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确。上述实验方法可以消除这种误差,操作、读数比较方便。,-9-,考点一,考点二,考点三,实验器材的选择 例1某实验小组描绘规格为“2.5 V 0.6 W”的小电珠的I-U特性曲线。实验室提供下列器材: A.电流表A1(量程为025 mA,内阻约0.2 ) B.电流表A2(量程为0300 mA,内阻约1 ) C.电压表V1(量程为03 V,内阻约5 k) D.电压表V2(量程为015 V,内阻约15 k) E.滑动变阻器R1(010 ,额定电流1.5 A) F.滑动变阻器R2(01 000 ,额定电流0.5 A) G.直流电源(电动势
6、6 V,内阻忽略不计) H.开关一个、导线若干,-10-,考点一,考点二,考点三,(1)在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至 挡进行测量。(填选项前的字母) A.直流电压10 V B.直流电流5 mA C.欧姆“100” D.欧姆“1” (2)实验中所用的电流表应选 ;电压表应选 ;滑动变阻器应选 。(只需填器材前面的字母代号),-11-,考点一,考点二,考点三,(3)若采用如图甲所示的电路描绘小电珠的伏安特性曲线,电压表的右端应与电路中的 (选填“a”或“b”)点相连。,-12-,考点一,考点二,考点三,(4)开关闭合之前,图中滑动变阻器的滑片应该置于 (
7、选填“c”“d”或“cd中间”)端。 (5)测量后,该小组根据实验数据,拟合出小电珠的I-U特性曲线如图乙所示。请根据曲线确定小电珠两端电压为1.5 V时,其实际功率P= W。 (6)该小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后,闭合开关,慢慢增大小电珠的电压,发现刚开始时两电表指针均偏转,但小电珠不发光,请简要分析原因: 。,-13-,考点一,考点二,考点三,(3)小电珠电阻为10.4 ,电流表内阻约1 ,电压表内阻约为5 k,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,由题图甲所示电路图可知,电压表的右端应与电路中的a端连接。 (4)由题图甲所示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,开关S
8、闭合前,滑动变阻器的滑片应置于c端。 (5)由题图乙所示图像可知,小电珠两端电压为1.5 V时,通过电珠的电流为0.22 A,则电珠实际功率P=UI=0.33 W。,-14-,考点一,考点二,考点三,(6)分析原因:电压(电流)较小时,灯丝的温度较低,达不到发光的温度。 答案:(1)D (2)B C E (3)a (4)c (5)0.33 (6)电压(电流)较小时,灯丝的温度较低,达不到发光的温度,-15-,考点一,考点二,考点三,实验电路设计与数据处理 例2要描绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡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(
9、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); 开关一个、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),-16-,考点一,考点二,考点三,(2)实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号)。,-17-,考点一,考点二,考点三,(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 的电源两端,小灯泡消耗的功率是W。,-18-,考点一,考点二,考点三,
10、解析: (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求能较大范围测量数据,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。,(3)电路中的短路电流I短= =0.3 A,在灯泡的I-U图上作出电源的I-U图线,交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压,此时P灯=IU=0.11 W=0.1 W。,-19-,考点一,考点二,考点三,答案: (1)A (2)B (3)0.1,-20-,考点一,考点二,考点三,例3在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中,需测量一个标有“3 V 1.5 W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。现有如下器材:直流电源(电动势3.0 V,内阻不计) 电流表A1(量程
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