2022-2023年高考物理一轮复习 描绘小电珠的伏安特性曲线课件

一、实验原理与操作\n二、注意事项1.电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法.2.滑动变阻器应采用分压式连接本实验要画出I-U图象,要求测出一组包括零在内的电流、电压值,故控制电路必须采用分压接法.3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压.\n三、误差分析1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差,电流表外接,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值.2.测量时读数带来误差.3.在坐标纸上描点、作图带来误差.\n编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光【基础自测】1.某同学在做测定小灯泡的伏安特性曲线实验中得到如下一组U和I的数据：\n(1)在图S8-1画出I-U图线.图S8-1(2)从图线上可以看出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是____________________________.(3)图线表明导体的电阻随温度升高而________.\n解析：(1)根据U、I的数据,在坐标纸上找出对应的点,连成平滑曲线,即I-U图线,如图D42所示.图D42\n(2)在I-U图线中,任一点与坐标原点连线斜率的倒数即这灯泡电压与电流成正比,灯丝电阻不变；当U>1.40V时,斜率越来越小,其倒数越来越大,即灯丝电阻随电压增加而变大,或者说随温度升高而变大.(3)从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大.答案：(1)如图所示(2)开始不变,后来逐渐变大(3)增大\n考点1实验原理与操作【典题1】某小组通过实验测绘一个标有“5.0V7.5W”某元件的伏安特性曲线,电路图如图S8-2甲所示,备有下列器材：A.电池组(电动势为6.0V,内阻约为1Ω)B.电压表(量程为0～3V,内阻RV＝3kΩ)C.电流表(量程为0～1.5A,内阻约为0.5Ω)D.滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流1A)E.定值电阻R1(电阻值为1.5kΩ)F.定值电阻R2(电阻值为3kΩ)G.开关和导线若干\n(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.甲乙丙图S8-2(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.\n解析：(1)电源电动势为6V,电压表量程为3V,内阻为3kΩ,则可将电压表扩大量程,串联一个大小为3kΩ分压电阻后,量程扩大到6V,则定值电阻应该选择F.(2)实物电路连接如图.(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2.2V；元件两端电压是2×2.2＝4.4V.\n(3)2.204.4答案：(1)F(2)如图D43所示.图D43\n考点2数据处理与误差分析\nA.电压表B.电流表C.电流表(量程3V,内阻约3kΩ)(量程150mA,内阻约2Ω)(量程500mA,内阻约0.6Ω)D.滑动变阻器R1(0～20Ω)E.滑动变阻器R2(0～100Ω)F.电源E(电动势4.0V,内阻不计)G.开关S和导线若干H.待测灯泡L(额定功率0.75W,额定电压未知)\n(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择_____(填“”或“”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”).\n次序1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310(2)在实验过程中,该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,当电压达到1.23V时,发现灯泡亮度很暗,当达到2.70V时,发现灯泡已过亮,便立即断开开关,并将所测数据记录在下面的表格中.\n请你根据表中实验数据在图S8-3中画出灯泡的U-I图线.图S8-3(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.22V,其原因是_____________________________________________________________________________________.\n解析：因为灯泡两端的电压要从零开始调节,故必须用分压法,因为是小电阻,故用外接法,根据测量数据可知通过灯泡的电流达到310mA,因此选用,分压法为调节方便选用小的滑动变阻器；先将测量数据描在U-I坐标系中,然后用平滑的曲线将各点连接；根据描得的图线可知当灯泡两端的电压为2.5V时,灯泡的额定电流为0.3A,此时灯泡的额定功率为0.75W；灯泡的电阻随温度的升高而增大,当灯泡两端的电压增大时,灯泡的温度也升高,故正常工作时的电阻大于常温下的电阻,根据额定功率计算额定电压时,得用正常工作时的电阻,不能用常温下的电阻.\n答案：(1)如图D44甲所示.R1(2)如图D44乙所示.(3)2.5(2.4～2.6均正确)灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度的升高而变大)甲乙图D44\n方法技巧：在描点时,一是不要忘记(0,0)这个点；二是连线时用平滑的曲线连接,使尽量多的点落在曲线上,不在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧,较远的点舍去；三是理解曲线斜率的意义,如果是U-I图象,则各点与坐标原点连线的斜率表示电阻,如果是I-U图象,则各点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数.\n本实验可以从以下三个方面改进和创新：(1)描绘二极管、电动机、太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线.(2)电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题.\n考向1描绘二极管、电动机、太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线【典题3】某同学在做完“描绘小灯泡的伏安特性曲线”后,又对一个标有“6V3.5W”小电风扇电动机(线圈电阻恒定)的伏安特性曲线进行了研究,同研究小灯泡一样,要求电风扇电动机两端的电压能从零逐渐增加到6V,实验室备有下列器材：A.电流表(量程Ⅰ：0～0.6A,内阻约为1Ω；量程Ⅱ：0～3A,内阻约为0.1Ω)B.电压表(量程为0～6V,内阻几千欧)\nC.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,额定电流2A)D.滑动变阻器R2(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)E.电池组(电动势为9V,内阻小于1Ω)F.开关和导线若干甲乙图S8-4\n(1)实验中所用的滑动变阻器应选______(填“C”或“D”),电流表的量程应选________(填“I”或“Ⅱ”).(2)请用笔画线代替导线将实物图甲连接成符合这个实验要求的电路.(3)闭合开关前,为防止电动机输入电压过高而损坏,滑动变阻器滑片P应滑到________(填“M”或“N”)端.(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,改变加在电动机上的电压,实验中发现当电压表示数大于1V时电风扇才开始转动,电动机的伏安特性曲线如图乙所示,则电动机线圈的电阻为________Ω,电动机正常工作时的机械功率为________W.(保留2位有效数字)\n(2)因为电压电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法.电路图如图所示.则可知对应的实物图如图所示；\n图S8-5(3)闭合开关前,为防止电动机输入电压过高而损坏,滑动变阻器滑片P应滑到M端.\n答案：(1)CⅠ(2)如图S8-5所示(3)M(4)2.52.6\n考向2电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题\n(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,在虚线框内并画出实验电路原理图.\n(2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图S8-6甲所示.甲乙图S8-6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”).\n(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成如图乙所示的电路,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.(计算结果均保留2位小数)\n解析：(1)要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,实验电路原理图如图S8-7所示.图S8-7\n\n消耗的功率最大.当滑动变阻器电阻值R＝0时,灯泡消耗的功率最大,此时交点坐标为U＝3.67V,I＝0.32A,如图S8-9所示,最大的功率为P2＝UI＝1.17W.图S8-8\n图S8-9(2)增大增大答案：(1)如图S8-7所示.(3)0.391.17\n方法技巧：电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题：电源对电路中的小灯泡供电,显然路端电压与电路中电流满足关系流经小灯泡的电流与其两端电压满足小灯泡的伏安特性曲线,两线的交点既符合闭合电路的欧姆定律,又满足小灯泡的伏安特性曲线的特点,即为所求的电流与电压值.