2019届高考物理一轮复习第八章恒定电流实验九描绘小电珠的伏安特性曲线课件新人教版

实验时闭合 S1，先将开关 S2 与 1 端闭合，调节金属电阻的 温度，分别记下温度 t1，t2…和电流表的相应示数 I1，I2，…. 然后将开关 S2 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再 次为 I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数 R1，R2，….
(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用________． A．量程 0～100 mA，内阻约 2 Ω B．量程 0～0.6 A，内阻可忽略 (2)实验过程中， 要将电阻箱的阻值由 9.9 Ω 调节至 10.0 Ω， 需旋转图中电阻箱的旋钮 “a”“b”“c” ，正确的操作顺序是 ________． ①将旋钮 a 由“0”旋转至“1” ②将旋钮 b 由“9”旋转至“0” ③将旋钮 c 由“9”旋转至“0”
因此选用 A. (2)要将电阻箱的电阻值由 9.9 Ω 调为 10.0 Ω，应先将 a 旋 钮由“0”旋转至“1”，再将 c 由“9”旋转至“0”，再将 b 由“9” 旋转至“0”，因此顺序为①③②(或①②③)． (3)由作出的图线可知，电阻 R 与时间 t 的关系为 12－8.8 R＝8.8＋ t(Ω)＝8.8＋0.04t(Ω)． 80
(3)电路图如图所示．
[答案]
(1)描绘电珠的 I－U 图线所测数据需从零开始，并 (2)A D E (3)见解析图
要多取几组数据
1.(2018· 广西柳州高级中学模拟)在描绘小灯 泡的伏安特性曲线的实验中， 已知待测小灯泡的额定电压为 6 V，额定功率约为 3 W，提供的器材有： 电流表 A：量程为 0.6 A，内阻约为 0.5 Ω； 电压表 V：量程为 3 V，内阻为 3 kΩ； 滑动变阻器 R1(0～10 Ω，2 A) 滑动变阻器 R2(0～500 Ω，1 A)
(1)要实现在 0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进
行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表 V 应 与固定电阻 R0 串联， 将量程改为 4 V． 由于小灯泡正常发光 时电阻约为 12 Ω，所以需将电流表外接． (2)由小灯泡伏安特性曲线可知， 随着电流的增加小灯泡的电 阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．
(3)实验记录的 t 和 R 的数据见下表： 温度 t(℃) 阻值 R(Ω) 20.0 9.6 40.0 10.4 60.0 11.1 80.0 12.1 100.0 12.8
请根据表中数据，在方格纸上作出 R－t 图线．
由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R＝________Ω.
[解析]
1.5 (1)电路中的最大电流可能为 I＝ A＝150 mA， 10
(1)实验时， 选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验， 请 说明理由： _________________________________________________.
(2) 实 验 中 所 用 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)把图丙中所示的实验器材按图甲用笔画线代替导线连接 成实物电路图．
函数表达式为 U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡 的最大功率为 Pmax＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W.
[答案]
(1)实验电路原理图如图所示
(2)增大
增大
(3)0.39
1.17
2.(2016· 高考天津卷 ) 某同学想要描绘标有 “3.8 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开 关、导线外，还有： 电压表 V1(量程 0～3 V，内阻等于 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0～15 V，内阻等于 15 kΩ) 电流表 A1(量程 0～200 mA，内阻等于 10 Ω) 电流表 A2(量程 0～3 A，内阻等于 0.1 Ω) 滑动变阻器 R1(0～10 Ω，额定电流 2 A) 滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，额定电流 0.5 A)
3．测量与记录：移动滑动变阻器触头位置，测出 12 组左右 不同的电压值 U 和电流值 I，并将测量数据填入自己设计的 表格中． 4．数据处理 (1)在坐标纸上以 U 为横轴，I 为纵轴，建立直角坐标系． (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点． (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．
(1) 实验室中提供的滑动变阻器有两个： RA(0 ～ 150 Ω) ， RB(0～500 Ω)，本实验中滑动变阻器 R1 应选用________(选 填“RA”或“RB”)． (2)完成下面实验步骤： ①调节温度，使 Rt 的温度达到 t1； ②将 S 拨向接点 1，调节________，使电流表的指针偏转到 适当位置，记下此时电流表的读数 I；
(2)实验电路图如图所示．
答案：(1)R1
R4
(2)见解析
对数据处理和误差分析的考查 误差分析 (1)系统误差：由于电压表、电流表不是理想电表，电表内电 阻对电路的影响带来的误差． (2)偶然误差 ①电压表、电流表的读数带来的误差． ②在坐标纸上描点、作图带来的误差．
【典题例析】 (2017· 高考全国卷Ⅰ) 某同学研究小灯泡的伏安特 性．所使用的器材有：小灯泡 L(额定电压 3.8 V，额定电流 0.32 A)；电压表 V(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 A(量程 0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻 R0(阻值 1 000 Ω)；滑动变阻 器 R(阻值 0～9.0 Ω)；电源 E(电动势 5 V，内阻不计)；开关 S；导线若干．
【典题例析】 有一个小电珠上标有“4 V，2 W”的字样，现在要 用伏安法描绘这个电珠的 I－U 图线， 现有下列器材供选用： A.电压表(0～5 V，内阻 10 kΩ) B.电压表(0～15 V，内阻 20 kΩ) C.电流表(0～3 A，内阻 0.4 Ω) D.电流表(0～0.6 A，内阻 1.0 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干
定值电阻 R3＝1 kΩ； 定值电阻 R4＝3 kΩ； 电源：电动势为 9 V，内阻约为 0.1 Ω； 开关一个，导线若干．
(1)实验中，应该选用的滑动变阻器是________，定值电阻是 ________(填仪器的字母代号)． (2)根据所给的器材，在虚线框中画出实验电路图．
解析：(1)灯泡额定电压为 6 V，电压表量程为 3 V，需要把 电压表与定值电阻 R4 串联组成新的电压表，使电压表量程 扩大至 6 V；电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用 U2 62 分压式接法，灯泡正常发光时电阻约为 R＝ P ＝ Ω＝12 3 Ω，电流表内阻约为 0.5 Ω，电压表内阻为 6 kΩ，电压表内 阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，因电源内阻约为 0.5 Ω，滑动变阻器应选择阻值较小的 R1.
第八章
恒定电流
实验九
描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的 1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式． 2．掌握伏安特性曲线的描绘方法． 3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．
二、实验原理
用电流表测出流过小电珠的电流， 用电压表测出小电珠两端 的电压，测出多组(U，I)值，在 U－I 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．实验对象的变迁
3．数据处理方式的改进 采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理．
【典题例析】 (2016· 高考江苏卷)小明同学通过实验探究某一金属 电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系． 已知该金属电阻在常温 下的阻值约 10 Ω， R 随 t 的升高而增大． 实验电路如图所示， 控温箱用以调节金属电阻的温度．
(1)实验要求能够实现在 0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压 进行测量，画出实验电路原理图．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图 (a)所示．由实验曲 线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 ________( 填“增 大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增 大” “不变”或“减小”)．
(3)用另一电源 E0(电动势 4 V， 内阻 1.00 Ω)和题给器材连接 成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器 R 的阻值，可以改变 小灯泡的实际功率．闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯 泡的最小功率为 ________W，最大功率为 ________W．(结 果均保留 2 位小数)
[解析]
(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大， 所以该同学 绘出的小灯泡的 I－U 图象应是 B.
答案：(1)如图所示 (2)B
创新实验 以课本实验为背景， 通过改变实验条件、 实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥于教材， 体现开放性、 探究性等特点． 1．以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压 的关系．
三、实验器材 小电珠“3.8 V 0.3 A” 、电压表“0～3 V～15 V” 、电流表
“0～0.6 A～3 A” 、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若 干、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．画出电路图(如实验原理图所示)． 2．将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、 开关用导线连接成如实验原理图所示的电路．
对电路设计和实验原理的考查 一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法 分压式接法
电路图
限流式接法 负载 R 上电压 的调节范围 负载 R 上电流 的调节范围 RE ≤U≤E R＋R0 E E ≤ I ≤R R＋R0
分压式接法 0≤U≤E E 0≤I≤R
二、两种接法的选择 1．限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接 法适合控制阻值较大的电阻的电压． 2．要求电压从 0 开始逐渐增大，采取分压式接法．
(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为 9.0 Ω 时，流过 小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器 视为等效电源内阻的一部分，在题图 (a) 中画出等效电源 E′0(电动势 4 V，内阻 1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲 线，函数表达式为 U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故 小灯泡的最小功率为 Pmin＝U1I1＝1.75×0.225 W≈ 0.39 W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过 小灯泡的电流最大， 小灯泡的实际功率最大， 在题图(a)中画 出电源 E0(电动势 4 V，内阻 1.00 Ω)的伏安特性曲线，