2020高考物理一轮复习第八章实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线学案(含解析).doc
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1、1实验九 描绘小灯泡的伏安特性曲线主干梳理 对点激活对应学生用书 P1921描绘小灯泡的伏安特性曲线。2分析伏安特性曲线的变化规律。1用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组U、 I值,在 IU坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来。2电流表外接:因为小灯泡的电阻很小,如果电流表内接,误差明显较大;滑动变阻器采用分压式,使电压能从零开始连续变化。小灯泡“3.8 V,0.3 A”或小灯泡“2.5 V,0.6 A”一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值 20 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个
2、、导线若干、坐标纸、铅笔。1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,按如图所示的原理图连接好实验电路。2把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关 S。3移动滑动变阻器滑片位置,测出 12组左右不同的电压值 U和电流值 I,并将测量数据填入表格中,断开开关 S。24拆除电路,整理仪器。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,以使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,就得到小灯泡的伏安特性曲线。1原则:安全;精确;操作方便。2具体要求(1)电
3、源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过0.6 A。(2)该用电器的实际最大电流不能大于用电器的额定电流。(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。(4)分压式接法要选用最大阻值较小的滑动变阻器。1由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。2电流表、电压表的读数带来误差。3在坐标纸上描点、作图带来误差。1本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法。2本实验要作出 IU图线,需要测出一组包括零在内的电流、电压值,故滑动变阻器必须采用分压式接法。3为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的
4、a端。4 IU图象在中段将发生明显弯曲,故在中段绘点要密,以防出现较大误差。35当小灯泡电压快接近额定电压值时,要缓慢地增加到额定电压值,记录 I后马上断开开关。6误差较大的点要舍去, IU图象应是平滑曲线而非折线。7建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。考点细研 悟法培优考点 1 实验原理与器材的选取例 1 (2018山东六校联考)某同学想要描绘标有“3.0 V,0.3 A”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了电源、开关、导线外,还有:电压表 V1(量程 03 V,内
5、阻等于 3 k)电压表 V2(量程 015 V,内阻等于 15 k)电流表 A1(量程 0200 mA,内阻等于 10 )电流表 A2(量程 03 A,内阻等于 0.1 )滑动变阻器 R1(010 ,额定电流 2 A)滑动变阻器 R2(01 k,额定电流 0.5 A)定值电阻 R3(阻值等于 1 )定值电阻 R4(阻值等于 10 )(1)根据实验要求,应选用电压表_和滑动变阻器_。(填所给仪器的字母代码)(2)请在虚线框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在相应位置。(3)该同学描绘出的 IU图象应是图中的_,这是因为小灯泡的电阻随温度的升高而_(选填“减小”或“增大”)。尝试解答 (1)V
6、 1_R1_(2)电路图如图所示_(3)C_增大。4(1)小灯泡额定电压为 3.0 V,故电压表应选择 V1,实验要求测量数据精确,绘制曲线完整,则滑动变阻器采用分压式接法,选择电阻最大值较小的滑动变阻器 R1。(2)由于小灯泡额定电流为 0.3 A,电流表 A2量程太大,分度值为 0.1 A,不能准确测量通过小灯泡的电流;电流表 A1的量程太小,测量范围太小,因此需要将 A1并联定值电阻扩大量程,即与定值电阻 R4并联,将量程扩大为 0400 mA;小灯泡电阻远小于电压表内阻,与电流表内阻相近,所以电流表外接。(3)随小灯泡两端电压增大,灯丝温度不断升高,故灯丝电阻不断增大,所以小灯泡的伏安
7、特性曲线为 C。变式 1 (2018雅礼中学月考)有一个额定电压为 2.8 V,功率约为 1.0 W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡较完整的 IU图线,有下列器材供选用:A电压表(03 V,内阻 6 k)B电压表(015 V,内阻 30 k)C电流表(03 A,内阻 0.1 )D电流表(00.6 A,内阻 0.5 )E滑动变阻器(10 ,5 A)F滑动变阻器(200 ,0.5 A)G蓄电池(电动势 6 V)(1)按照实验目的和提供的实验器材设计并画出电路图。(2)用设计的电路进行测量,电压表应选用_,电流表应选用_,滑动变阻器应选用_。(用序号字母表示)(3)通过此实验测得此灯泡的伏安特性曲
8、线如图所示,若将此灯泡与阻值为 9 的定5值电阻串联后,与电动势为 6 V、内阻为 1 的电源两端相连,灯泡的实际功率为_ W。答案 (1)如图所示(2)A D E(3)0.90(0.890.91 均可)解析 (1)小灯泡的电阻很小,故电流表采用外接法,描绘小灯泡的伏安特性曲线时,需要从 0开始,故滑动变阻器采用分压式接法。电路图如答图所示。(2)小灯泡的额定电压为 2.8 V,故电压表选用量程为 03 V的 A;电路中的最大电流约为 I 0.36 A,故电流表选用量程为 00.6 A的 D;为了方便调节,滑动变阻器1 W2.8 V应选最大阻值较小的 E。(3)由闭合电路欧姆定律可知 E U
9、I(R0 r),即 I U,代入数据得ER0 r 1R0 rI0.6 ,在 IU坐标系中作出图象,与小灯泡的伏安特性曲线的交点即为小灯泡的电U10流和电压,如图所示,故小灯泡的功率为 3.13 V0.286 A0.90 W。6考点 2 数据处理与实物图连接例 2 (2018河北名校联盟联考)某学习小组探究一标有“3 V,1.8 W”的小灯泡在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接,除小灯泡、导线和开关外,还有:A直流电源(3 V,内阻为 1.0 )B电流表(03 A,内阻约为 0.2 )C电流表(00.6 A,内阻约为 0.5 )D直流电压表(03 V,内阻约为 1
10、5 k)E滑动变阻器(5 ,2 A)F滑动变阻器(300 ,0.5 A)(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_。(均填器材前字母序号)(2)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接。(3)该小组描绘出的 UI曲线如图乙所示,根据 UI曲线,可知正确的 PI2关系图象是_(图中 P为小灯泡的功率, I为通过小灯泡的电流)。7(4)将 4只相同“3 V,1.8 W”的小灯泡并联后,直接与题中直流电源组成闭合回路,则每只小灯泡的实际功率约为_ W(保留两位小数)。尝试解答 (1)C_E_(2)如图
11、所示_(3)D_(4)0.56(0.540.58 均可)。(1)小灯泡标有“3 V,1.8 W”,则测量过程中通过小灯泡的电流最大值约为 0.60 A,则电流表应选用 C;由于实验要求电流或电压应从零逐渐变大,则滑动变阻器应采用分压式接法,故滑动变阻器应选择最大阻值较小的 E。(2)由于电压表的内阻远大于小灯泡的电阻,则电流表应选择外接法,按要求滑动变阻器应选择分压接法。(3)由题图乙可知小灯泡的电阻随电压的升高而增大,由功率的表达式 P I2R可知,PI2图线的斜率应随 I2逐渐增大,D 正确。(4)设通过小灯泡的电流为 I,小灯泡两端电压为 U,由闭合电路欧姆定律可得E U4 Ir,则 U
12、 E4 Ir,即 U34 I(V),在小灯泡 UI图象坐标系内作出 U34 I(V)的图象,如图所示,由图可知,小灯泡两端电压 U1.50 V,通过小灯泡的电流 I0.37 A,则每个小灯泡的实际功率 P 实 UI1.500.37 W0.56 W。8变式 2 (2018福州质检)某小组通过实验测绘一个标有“5.0 V 7.5 W”某元件的伏安特性曲线,电路图如图甲所示,备有下列器材:A电池组(电动势为 6.0 V,内阻约为 1 )B电压表(量程为 03 V,内阻 RV3 k)C电流表(量程为 01.5 A,内阻约为 0.5 )D滑动变阻器 R(最大阻值 10 ,额定电流 1 A)E定值电阻 R
13、1(电阻值为 1.5 k)F定值电阻 R2(电阻值为 3 k)G开关和导线若干(1)实验中所用定值电阻应选_(填“E”或“F”)。(2)根据图甲电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。9(3)某次实验时,电压表示数指针位置如图丙所示,则电压表读数是_ V;元件两端电压是_ V。(4)通过实验数据描绘出该元件的伏安特性曲线如图丁所示,若把两个同样的该元件并联后与电动势为 4.5 V,内阻为 1.5 的电源相连接,则此时每个元件的电阻值均为_ 。(计算结果保留两位有效数字)答案 (1)F (2)如图所示(3)2.20 4.40 (4)1.7(1.51.9 均正确)10解析 (1)由于该
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- 2020 高考 物理 一轮 复习 第八 实验 描绘 灯泡 伏安 特性 曲线 解析 DOC
