《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第8章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)9 描繪小電珠的伏安特性曲線教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第8章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)9 描繪小電珠的伏安特性曲線教學(xué)案（11頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)九　描繪小電珠的伏安特性曲線 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)描繪小電珠的伏安特性曲線。 (2)分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。 2．實(shí)驗(yàn)原理 (1)測多組小電珠的U、I的值，并描繪出I-U圖象。 (2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系。 3．實(shí)驗(yàn)器材 小電珠“3.8 V,0.3 A”、電壓表“0～3 V～15 V”、電流表“0～0.6 A～3 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。 4．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)畫出電路圖(如圖甲所示)。 甲　　　　　　　　乙　　 (2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路。

2、(3)測量與記錄 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中。 5．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(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)。 (3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，得到小電珠的伏安特性曲線。 6．誤差分析 (1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實(shí)值。 (2)測量時(shí)讀數(shù)帶來誤差。 (3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差。 7．注意事項(xiàng) (1)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此

3、測量電路必須采用電流表外接法。 (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接：本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法。 (3)保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)置于使接入電路的電阻最大位置處。加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。 實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)與器材的選擇 1．滑動(dòng)變阻器的選取 在分壓電路中，一般選用總阻值小于用電器電阻的滑動(dòng)變阻器。在限流電路中，一般選用總阻值和用電器電阻相差不多或大幾倍的滑動(dòng)變阻器。 2．滑動(dòng)變阻器的兩種連接方式 限流式接法 分壓式接法 兩種接法的 電路圖 負(fù)載R上電壓

4、 的調(diào)節(jié)范圍 ～E 0～E 3.兩種接法的適用條件 (1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的最大電阻還小)。 (2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的最大電阻要大)。 (3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法。 [題組訓(xùn)練] 1．要描繪一個(gè)標(biāo)有“3 V　0.8 W”小燈泡的伏安特性曲線，要求小燈泡兩端的電壓由零逐漸增加，且盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。已選用的器材除導(dǎo)線、開關(guān)外，還有： 電池組(電動(dòng)勢為4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω) 電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω) 電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為

5、3 kΩ) 滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) 實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用________(填字母代號(hào))。 A　　　　B　　　　　C　　 　　D B　[由題意得，本實(shí)驗(yàn)要求從電壓表讀數(shù)為零開始測量，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于小燈泡電阻較小，因此應(yīng)采用電流表外接法，故選擇B電路。] 2．有一個(gè)小電珠上標(biāo)有“4 V　2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)電珠的I-U圖線。有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻10 kΩ) B．電壓表(0～10 V，內(nèi)阻20 kΩ) C．電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.4 Ω) E．

6、滑動(dòng)變阻器(5 Ω，1 A) F．滑動(dòng)變阻器(500 Ω，0.2 A) (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________。(用序號(hào)字母表示) (2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(用序號(hào)字母表示) (3)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把下圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖。 [解析]　(1)因小電珠的額定電壓為4 V，為保證安全，選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確，故選用0～5 V的電壓表，故選A；由P＝UI得，小電珠的額定電流I＝

7、＝0.5 A，故應(yīng)選擇0～0.6 A量程的電流表，故選D。 (2)由題意可知，電壓從零開始變化，并要求多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓式接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故選E。 (3)小電珠內(nèi)阻R＝＝8 Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小電珠內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法，故電路圖和實(shí)物連接圖如圖所示。 [答案]　(1)A　D　(2)E　(3)圖見解析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 1．處理數(shù)據(jù)的方法和能力 (1)觀察和分析表格中的數(shù)據(jù)。 (2)利用表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖紙上描點(diǎn)。 (3)用平滑的曲線連接描出的點(diǎn)。 (4)根據(jù)描繪的圖線分析小燈泡的工作狀態(tài)。 2．利用圖象處理數(shù)據(jù)

8、和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1)圖象橫縱坐標(biāo)的乘積表示功率。 (2)結(jié)合小燈泡的實(shí)際工作過程分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 [題組訓(xùn)練] 1．小華和小明在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中： 電壓U/V 0.00 0.20 0.40 0.70 1.00 1.30 1.70 2.10 2.50 電流I/A 0.00 0.14 0.24 0.26 0.37 0.40 0.43 0.45 0.46 (1)實(shí)驗(yàn)室有兩種滑動(dòng)變阻器供選擇： A．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10 Ω、額定電流3 A) B．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～2 000 Ω、額定電流1 A

9、) 實(shí)驗(yàn)中選擇的滑動(dòng)變阻器是________。(填寫字母序號(hào)) (2)在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整。 (3)開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑至最________(選填“左”或“右”)端。 (4)利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出小燈泡的U-I圖線。 甲　　　　　　　　乙 (5)他們?cè)赨-I圖象上找到小燈泡工作電壓為2.0 V時(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算此狀態(tài)的電阻值時(shí)，小明提出用圖象上該點(diǎn)曲線斜率表示小燈泡的阻值；小華提出該點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示小燈泡的阻值。你認(rèn)為________(選填“小華”或“小明”)的方法正確。 [解析]　(1)由于小燈泡的電阻大約在幾歐左右，為了便于

10、測量，滑動(dòng)變阻器選擇0～10 Ω的。 (2)由于小燈泡的電壓和電流從零開始測起，則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；電流表采用外接法。實(shí)物連線圖如圖所示。 (3)為了保護(hù)測量電路，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑至最左端。 (4)描點(diǎn)連線。用平滑的曲線將所描的點(diǎn)連起來，使盡可能多的點(diǎn)在曲線上，小燈泡的U-I圖線如圖所示。 (5)根據(jù)歐姆定律知，R＝，電阻的大小為該點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率，故小華的方法正確。 [答案]　(1)A　(2)見解析圖　(3)左　(4)見解析圖　(5)小華 2．(2019·贛州一模)有一只小燈泡，其額定電壓的標(biāo)值為2.5 V，額定功率的標(biāo)值模糊不清。某同學(xué)想通

11、過測繪燈絲伏安特性曲線的方法來測出該燈泡的額定功率。 　　　　 甲　　　　　　乙　　　　　　　丙 (1)已知小燈泡的燈絲電阻約為5 Ω，請(qǐng)先在圖甲中補(bǔ)全伏安法測量燈絲電阻的電路圖，再選擇電流表、電壓表的合適量程，并按圖甲連接方式將圖乙中的實(shí)物連成完整的電路。 (2)開關(guān)S閉合之前，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“A端”“B端”或“AB正中間”)。 (3)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出了燈絲的伏安特性曲線如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為________W。 [解析]　(1)測繪伏安特性曲線時(shí)電壓、電流需從0開始測量，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻約為5

12、Ω，屬于小電阻，電流表采取外接法。燈泡的額定電壓為2.5 V，電壓表選擇3 V量程，燈泡的額定電流約為0.5 A，電流表量程選擇0.6 A。 (2)開關(guān)S閉合之前，將圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于B端，使測量電路部分處于短路狀態(tài)，閉合開關(guān)時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)為零，起到保護(hù)作用。 (3)當(dāng)電壓U＝2.5 V時(shí)，I＝0.44 A，根據(jù)P＝UI＝2.5×0.44 W＝1.1 W。 [答案]　(1)如圖所示 甲　　　　　　　乙　 (2)B端　(3)1.1 實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)，常見創(chuàng)新

13、點(diǎn)如下： 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 1.分析小燈泡的電阻、電阻率的變化情況。 2.借助伏安特性曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算小燈泡的最小功率和最大功率。 實(shí)驗(yàn)器材及目的的創(chuàng)新 1.電路中增加R2和S2，作用是實(shí)驗(yàn)前使電容器所帶的電荷中和。 2.實(shí)物連線圖隨之發(fā)生變化。 3.將測小電珠的伏安特性曲線改為測電容器充電時(shí)兩極間的U-t圖線。 實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)新 1.由測小燈泡換成分析電源。 2.由伏安法測小燈泡伏安特性曲線，改為利用伏安特性曲線分析。 [題組訓(xùn)練] 1．某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量

14、程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動(dòng)勢5 V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。 (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測量，在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。 　　　　　圖(a)　　　　　　　　圖(b) 由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻______(選填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(選填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)用另一電源E0(電動(dòng)勢4 V，內(nèi)

15、阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)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________W，最大功率為______W。(結(jié)果均保留兩位小數(shù)) [解析]　(1)電壓表量程為3 V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測量，需要給電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，小燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝11.875 Ω，因<，故電流表用外接法，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示。 (2)由I-U圖象知，圖象中的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的

16、增大而增大，根據(jù)電阻定律R＝ρ知，燈絲的電阻率增大。 (3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為9.0 Ω時(shí)，電路中的電流最小，燈泡實(shí)際功率最小，由E0＝U＋I(xiàn)(R＋r)得U＝－10I＋4，作出圖線①如圖所示。 由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1≈0.39 W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R＝0時(shí)，燈泡消耗的功率最大，由E0＝U＋I(xiàn)(R＋r)得，I＝－U＋4，作出圖線②如圖所示。由交點(diǎn)坐標(biāo)可得，U2＝3.70 V，I2＝315 mA，最大的功率為P2＝U2I2≈1.17 W。 [答案]　(1)見解析圖　(2)增大　增大　(3)0.39　1.17 2．某同學(xué)利用如圖甲所示

17、電路測量電容器充電時(shí)兩極板間的電壓隨時(shí)間的變化。實(shí)驗(yàn)中使用的器材為：電池E(內(nèi)阻很小)、開關(guān)S1和S2、電容器C(約100 μF)、電阻R1(約200 kΩ)、電阻R2(1 kΩ)、電壓表V(量程6 V)、秒表、導(dǎo)線若干。 　　 甲　　　　　　乙　　　　　　　　丙 (1)按圖甲所示的電路原理圖將圖乙中實(shí)物圖連線。 (2)先閉合開關(guān)S2，再斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)。若某時(shí)刻電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為________V(保留兩位小數(shù))。 (3)該同學(xué)每隔10 s記錄一次電壓表的讀數(shù)U，記錄的數(shù)據(jù)如表所示。在給出的坐標(biāo)紙上繪出U-t圖線，已知只有一個(gè)數(shù)據(jù)

18、點(diǎn)誤差較大，該數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的表中的時(shí)間是________s。 時(shí)間t/s 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 電壓U/V 2.14 3.45 4.23 4.51 5.00 5.18 (4)電路中C、R2和S2構(gòu)成的回路的作用是_________。 [解析]　(1)根據(jù)電路原理圖，實(shí)物圖連線如圖(a)所示。 　　 　　 圖(a)　　　　　　　　　　　　圖(b) (2)電壓表的量程為6 V，分度值為0.1 V，所以讀數(shù)為3.60 V。 (3)先描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將所描的點(diǎn)連接起來，如圖(b)所示。由圖可以看出t＝40 s對(duì)

19、應(yīng)的點(diǎn)誤差較大。 (4)電路中C、R2和S2構(gòu)成的回路，先閉合開關(guān)S2，再斷開開關(guān)S2，使電容器上所帶電荷量釋放干凈，不影響實(shí)驗(yàn)。 [答案]　(1)見解析圖(a)　(2)3.60　(3)圖象見解析圖(b)　40　(4)使每次實(shí)驗(yàn)前電容器兩極板上的電荷相中和 3．太陽能電池板在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽能電池板在沒有光照時(shí)(沒有儲(chǔ)存電能)的I-U特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動(dòng)變阻器R，開關(guān)S及導(dǎo)線若干。 　　 甲　　　　 　　　乙　　　　 　

20、　　　丙 (1)為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖甲中的________(選填“a”或“b”)。 (2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖象。由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，太陽能電池板的電阻________(選填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，太陽能電池板的電阻為________Ω。 (3)當(dāng)有光照射時(shí)，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖丙所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢為________V。若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是________%。(結(jié)果保留三位有

21、效數(shù)字) [解析]　(1)用題圖a可以在電池板上得到從零開始的電壓，故應(yīng)選a圖； (2)由題圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，通過太陽能電池板的電流幾乎為零，故太陽能電池板的電阻很大；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，電流為2.8 mA，則可知太陽能電池板的電阻為R＝＝＝1 000 Ω； (3)由U-I圖線可知，電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢為2.80 V；若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，則畫出此電阻的U-I圖線，與電池板的U-I圖線交于一點(diǎn)，讀出U＝1.80 V，I＝1.80 mA，該電池板的效率是η＝×100%＝×100%≈64.3%。 [答案]　(1)a　(2)很大　1 000　(3)2.80　64.3(64.1～64.5均對(duì)) 11