2018一轮复习高中物理课件第八章 实验九

实验九　描绘小电珠的伏安特性曲线第八章恒定电流内容索引过好双基关命题点一教材原型实验命题点二实验拓展创新过好双基关11.实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和的关系.2.实验器材小电珠“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.温度滑动变阻器基本实验要求3.实验步骤(1)画出电路图(如图甲的示).(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图乙所示的电路.(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将描出的点用的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线.4.实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便.平滑(2)具体要求①电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0.6A.②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.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电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上.⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围≤I≤0≤I≤规律方法总结2.两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).(2)分压式接法适合测量阻值较的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).3.注意事项(1)电路的连接方式：①电流表应采用接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大.小大外②滑动变阻器应采用接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化.(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0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＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差.分压式4.误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值于真实值.(2)测量时读数带来误差.(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.大2命题点一教材原型实验　小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，将实验数据记录在下表中：【例1】电压U/V0.000.200.400.701.001.301.702.102.50电流I/A0.000.140.240.260.370.400.430.450.46(1)实验室有两种滑动变阻器供选择：A.滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流3A)B.滑动变阻器(阻值范围0～2000Ω、额定电流1A)实验中选择的滑动变阻器是________.(填写字母序号)答案解析√分压式：选阻值小的滑动变阻器(2)在图甲中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整.答案解析见解析图(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至_____(选填“左”或“右”)端.答案解析左为了保护测量电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至最左端.使其分压为零。(4)利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的U－I图线.见解析图答案解析电压U/V0.000.200.400.701.001.301.702.102.50电流I/A0.000.140.240.260.370.400.430.450.46(5)他们在U－I图象上找到小灯泡工作电压为2.0V时坐标点，计算此状态的电阻值时，小明提出用图象上该点曲线斜率表示小灯泡的阻值；小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值.你认为_______(选填“小华”或“小明”)的方法正确.小华答案解析根据欧姆定律知，R＝，电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率，故小华正确.题组阶梯突破1.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等.(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为____Ω.据此应选择图中的_____(填“(b)”或“(c)”)电路进行实验；10(b)答案小电阻外接(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_______(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验；增大当滑动变阻器的滑片向右移时，滑动变阻器输出的电压增大，电流表的示数增大.答案解析(3)如图(d)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件____(填“X”和“Y”)是非线性元件；Y由于元件Y的U－I图线是曲线，因此Y是非线性元件.答案解析(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路图如图(e)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V.利用图(d)可算得E＝_____V.r＝______Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表).设线性元件的电阻为R，由U－I图线可知，R＝＝10Ω，则S1、S2均闭合时，E＝0.3A×(10Ω＋r)，S1闭合、S2断开时，E＝0.1A×(10Ω＋21Ω＋r)，解得E≈3.2V，r＝0.50Ω.3.2答案解析0.502.某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6mA，最大电压不超过7V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图所示，图中定值电阻R＝1kΩ，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5Ω；电压表(未画出)量程为10V，内阻约为10kΩ；电源电动势E为12V，内阻不计.(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A.阻值0～200Ω，额定电流0.3AB.阻值0～20Ω，额定电流0.5A应选的滑动变阻器是________(填“A”或“B”).答案解析√滑动变阻器A允许的最大电压为0.3×200V＝60V＞12V，滑动变阻器B两端所能加的最大电压为0.5×20V＝10V＜12V，为保证安全，滑动变阻器应选A.正确接线后，测得数据如下表： 12345678910U/V0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I/mA0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50(2)由以上数据分析可知，电压表应并联在M与___之间(填“O”或“P”)；P答案解析(3)将电路图在虚线框中补充完整；描绘伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由(2)可知，电流表采用内接法，实验电路图如图所示：电路图见解析图答案解析(4)从表中数据可知，该电学元件的电阻的特点是：__________________________________________________________________________________________________________________________.由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于6V时，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6V时，随着电压的升高电流迅速增大，电压与电流的比值减小，电阻变小.当元件两端的电压小于6V时，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6V时，随着电压的升高而电阻变小答案解析3命题点二实验拓展创新【例2】(2016·天津理综·9(3))某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”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0～3V，内阻等于3kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻等于15kΩ)电流表A1(量程0～200mA，内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3A，内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流2A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5A)定值电阻R3(阻值等于1Ω)定值电阻R4(阻值等于10Ω)定值电阻R5(阻值等于1kΩ)与R5串联扩大量程与R4并联扩大量程分压式，选小阻值分析电源E(E＝6V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.见解析图答案解析(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的________.小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I－U图象应该是B.答案解析√3.硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件.某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表V1量程选用3V，内阻为6kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计.(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路.答案(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.①某次测量时，电压表V1示数如图丙所示，则U1＝______V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为______mA(保留两位小数).0.231.40答案I1＝≈0.23mA.解析②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在图坐标纸上建立Ix－Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线. 6789U1/V0.420.721.141.74U2/V5.46.78.19.7Ux/V－5.0－6.0－7.0－8.0Ix/mA－0.07－0.12－0.19－0.29答案③由Ix－Ux图线可知，硅光电池无光照不加反向电压时，Ix与Ux成________(填“线性”或“非线性”)关系.非线性答案曲线