2012 高考物理創(chuàng)新案例(人教版)實驗九 描繪小電珠的伏安特性曲線

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1、 一、實驗?zāi)康?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 二、實驗原理1用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連起來2電流表外接：因為小電珠的電阻很小，如果電流表內(nèi)接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變化 3滑動變阻器的限流接法和分壓接法(1 )兩種接法比較方式內(nèi)容限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同 (2 )兩種接法的適用條件限流式接法適合測量阻值小的電阻(與滑動變阻器總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)因為Rx小，限流式中滑動變阻器

2、分得電壓大，移動滑動觸頭調(diào)節(jié)范圍大分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(比滑動變阻器的總電阻大)因為Rx大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，移動滑動觸頭電壓變化明顯，便于調(diào)節(jié) 以下幾種情況必須采用分壓接法：a若采用限流式不能控制電路中電流滿足實驗要求，即不論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，待測電阻上的電流(或電壓)都會超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式接法b若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，不利于多次測量求平均值，此時，應(yīng)改用分壓式接法 c若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)

3、可調(diào)，則必須采用分壓式接法在兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低4儀器的選擇(1 )電表的選擇：先估算電流或電壓值，在選擇電流表或電壓表時，應(yīng)使指針達(dá)到半偏以上 (2 )滑動變阻器的選擇：實驗電路若采用限流式接法，一般選用阻值適當(dāng)大一些的滑動變阻器，但不可過大；實驗電路若采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小一些的滑動變阻器，以便于調(diào)節(jié)，但要注意其額定電壓和額定電流值(3 )電源的選擇：綜合考慮小電珠、電壓表、電流表的量程以及滑動變阻器的阻值，保證能為實驗提供合適的電流或電壓 三、實驗器材 小電珠，電壓表與電流表，滑動變阻器，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)，開關(guān)，

4、導(dǎo)線若干，坐標(biāo)紙、鉛筆 四、實驗操作1實驗步驟(1 )根據(jù)小電珠上標(biāo)示的額定電壓和額定電流，選定電源的輸出電壓和電表的量程；(2 )將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖實91所示的電路；圖實91 (3 )將滑動變阻器的觸頭移動到右端，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出并記錄多組U、I數(shù)值，將測量數(shù)據(jù)填入表格中；(4 )斷開開關(guān)，拆除電路，整理儀器 2數(shù)據(jù)處理實驗中的U、I數(shù)據(jù)記入下表中：U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.5 3.8I/A 0 (1 )在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標(biāo)系，選取合適的標(biāo)度；

5、(2 )在坐標(biāo)紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，用一條平滑的曲線把這些點連起來，得到小電珠的伏安特性曲線 五、注意事項1電路的連接方式：電流表應(yīng)采用外接法，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接2閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移到使小電珠的電壓為0的一端3在IU圖線彎曲處，繪點要密4IU圖線上各點要用平滑曲線連接 六、誤差分析1由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差2電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)3在坐標(biāo)紙上描點，作圖帶來誤差 例1(2011海淀模擬)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：器材規(guī)格器材規(guī)格小電珠標(biāo)有“3.8 V，”字樣滑動變阻器R1

6、最大阻值10 ，額定電流電壓表V量程05 V，內(nèi)阻約5 k滑動變阻器R2最大值1 k，額定電流電流表A1量程0100 mA，內(nèi)阻約4 直流電源E電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為0.5 電流表A 2量程0500 mA，內(nèi)阻約0.4 導(dǎo)線、電鍵等 (1 )在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_(2 )在圖實92中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路圖實92 (3 )利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在IU坐標(biāo)系中，描繪出了圖實93所示的小電珠的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出圖實94中正確的是(圖中P為小電珠功率)_圖實93 圖實94 圖實95 答 案 (1)R1A2(2)見解析圖(3

7、)BD 例2(2 0 1 0 浙江高考)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學(xué)測得電流電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：電流I/mA 2.7 5.4 12.4 19.5 27.8 36.4 47.1 56.1 69.6 81.7 93.2電壓U/V 0.04 0.08 0.21 0.54 1.30 2.20 3.52 4.77 6.90 9.12 11.46 (1 )用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2 )為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖實96所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因圖實96 解析(1 )圖實97 (2 )電阻隨電流增大存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化

8、快慢不同第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢答案見解析 1在描繪小燈泡的伏安特性曲線時，采用如圖實98所示的電路，實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時，電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動，下列原因可能的是 ()A燈泡中燈絲已燒斷B滑片接觸不良C燈泡內(nèi)部短路D滑動變阻器A端接觸不良圖實98 解析：由圖知，若電壓表的電阻無窮大，移動滑片時，因電流表示數(shù)有變化，故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點，故A錯若滑片接觸不良，電路中不可能有電流，故B錯若滑動變阻器A端接觸不良，滑片移動時電流表和電壓表讀數(shù)均變，故D錯若燈

9、泡內(nèi)部短路則燈泡兩端電壓為零，電壓表指針不變，移動滑片時，只有電流表指針變化，故選C.答案： C 2在如圖實99甲所示的電路中，電源電動勢為3 .0 V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后 ()圖實99 A通過L1的電流為通過L2的電流的2倍BL1的電阻為7 .5 CL1消耗的電功率為0 .7 5 WDL2消耗的電功率為0 .3 7 5 W 答 案 ： C 3(2 0 1 1 馬鞍山質(zhì)檢)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，(1 )下面有四個電路圖，你在實驗中采用的電路圖是：_.圖實91 (2 )在實驗中得到的小燈泡的IU特

10、性曲線是一條_線(填“直”或“曲”)，這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而_(填“增大”、“減小”或“不變”) 解析：(1 )電流表應(yīng)外接，變阻器應(yīng)采用分壓電路，選D.(2 )小燈泡的燈絲是金屬做的，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，所以小燈泡的IU特性曲線是一條曲線，這表明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大答案：(1)D(2)曲增大 4用圖實911(a)中所給的實驗器材測量一個“12 V,5 W”的小燈泡在不同電壓下的功率，其中電流表有3 A和0.6 A兩擋，內(nèi)阻可忽略，電壓表有15 V和3 V兩擋，內(nèi)阻很大，測量時要求加在燈泡兩端的電壓可連續(xù)地從0 V調(diào)到12 V. 圖實91 1 (1 )按要求在實物圖

11、上連線；(2 )某次測量時電流表的指針位置如圖(b)所示，其計數(shù)為_ A. 解析：對于“12 V,5 W”的小燈泡其額定電流大約是I5/12 A0.6 A，故安培表的量程應(yīng)選00.6 A，根據(jù)測量要求，電壓連續(xù)地從0 V調(diào)到12 V，應(yīng)接成分壓電路，又因為電流表內(nèi)阻可忽略，電壓表內(nèi)阻很大，對電路無影響，電流表內(nèi)接或外接都可以，故電路連接如圖所示電流表讀數(shù)為0.24 A. 答 案 ： (1)見 解 析 圖 (2)0.24 5在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除有一標(biāo)有“6 V，1.5 W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A直流電源6 V(內(nèi)阻不計)B直流電流表03 A(內(nèi)阻0.1 以下)C直

12、流電流表0300 mA(內(nèi)阻約為5 )D直流電壓表010 V(內(nèi)阻約為15 k)E滑動變阻器10 ，2 AF滑動變阻器1 k，0.5 A實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量 (1 )實驗中電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_(均用序號表示)(2 )在方框內(nèi)畫出實驗電路圖(3 )試將圖實91 2所示器材連成實驗電路圖實91 2 答案：(1 )CE(2 )實驗電路如圖所示 (3 )實物圖連線如圖所示 6有一個標(biāo)有“12 V,24 W”的燈泡，為了測定它在不同電壓下的實際功率和額定電壓下的功率，需測定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：A直流電源15 V(內(nèi)阻可不計)B直流電

13、流表00.6 A3 A(內(nèi)阻0.5 、0.1 )C直流電流表0300 mA(內(nèi)阻約5 )D直流電壓表03 V15 V(內(nèi)阻約3 k、15 k)E直流電壓表025 V(內(nèi)阻約200 k)F滑動變阻器10 、5 AG滑動變阻器1 k、3 A (1)實驗臺上已放置開關(guān)、導(dǎo)線若干及燈泡，為了完成實驗，需要從上述器材中再選用_(用序號字母表示)(2)在下面的虛線框內(nèi)畫出最合理的實驗原理圖 (3 )若測得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系的圖線如圖實91 3所示，由這條曲線可得出：正常發(fā)光條件下，燈絲消耗的電功率是_圖實91 3 (4 )如果燈絲電阻與(t2 7 3 )的大小成正比，其中t為燈絲攝氏溫度值，室溫t2 7 ，則正常發(fā)光時燈絲的溫度是_ . 答 案 ： (1)ABDF (2)見 解 析 圖 (3)23.2 W (4)1587