高考物理一轮总复习 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线课件 新人教版.ppt

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线 实验目的 1 描绘小电珠的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 实验原理 1 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 电流表外接因为小电珠的电阻很小 如果电流表内接 误差明显较大 滑动变阻器采用分压式 使电压能从零开始连续变化 3 滑动变阻器两种接法的对比 4 分压和限流电路的选择原则 1 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 或电压 此时 则必须选用分压式电路 2 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应用分压式电路 3 若实验中要求电压从零开始调节 则必须采用分压式电路 4 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法电路简单 能耗低 实验器材 小电珠 3 8v 0 3a 或 2 5v 0 6a 一个 电压表 0 3v 15v 与电流表 0 0 6a 3a 各一个 滑动变阻器 最大阻值20 一个 学生低压直流电源 或电池组 开关一个 导线若干 坐标纸 铅笔 实验过程 一 实验步骤1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表外接法 滑动变阻器采用分压式接法 按如图所示的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端 接线经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器滑片位置 测出12组左右不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 4 拆除电路 整理仪器 二 数据处理1 在坐标纸上以u为横轴 以i为纵轴 建立坐标系 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 锦囊妙诀 电路连接是关键 先串后并把线连 滑动变阻要分压 a表外接减误差 电压从零开始变 i u坐标连曲线 要对图线细研究 得出规律记心间 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 注意事项 1 闭合开关s前 滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端 从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化 同时 也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏 2 i u图线在u 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u 1 0v左右要多测几组数据 以防出现很大误差 3 误差较大的点要舍去 i u图线应是平滑曲线而非折线 4 建立坐标系时 纵轴表示电流 横轴表示电压 两坐标轴选取的标度要合理 使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 实验改进 1 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 2 与原数据处理方式的比较 1 原方案 优点 由学生读出电压表 电流表的数据 并亲自动手绘出伏安特性曲线 可锻炼学生的读数 动手操作能力 缺点 学生读数 绘图带来较大误差 2 改进方案 优点 电压 电流由传感器测出 由电脑进行数据分析 再进行绘图 快捷 准确 误差较小 缺点 一切在电脑上进行 学生的动手能力得不到锻炼 热点1对实验原理 注意事项的考查 典例1 2012 安徽高考 如图为 测绘小灯泡伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知小灯泡额定电压为2 5v 1 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 断开开关 根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 2 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图 标准解答 1 开关闭合前应使小灯泡两端的电压为0 所以应使滑动变阻器的滑片滑至最左端 实验中要测出多组小灯泡两端的电压和电流值 因此闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 增加小灯泡两端的电压 记录电压表和电流表的多组读数 电压表的读数不应超过2 5v 2 根据实物图画出电路图如图 答案 1 使滑动变阻器的滑片滑至最左端 增加小灯泡两端的电压 记录电压表和电流表的多组读数 直至电压表示数达到小灯泡的额定电压 2 电路图见标准解答 热点2电路的连接和实验数据分析 典例2 2013 福建高考 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6 0k 电压表v2量程选用15v 内阻约为30k 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 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 某次测量时 电压表v1示数如图丙 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 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 由ix ux图线可知 硅光电池无光照下加反向电压时 ix与ux成 选填 线性 或 非线性 关系 标准解答 1 滑动变阻器的分压接法应将全电阻接入主回路 依题意选择两电压表量程 并据电流流向选择接线柱 连线如图 2 据3v量程可知精确到0 1v 因此u1 1 40v 据i 0 23ma可得与电压表v1串联的电池的反向电流 依表格数据进行描点 可绘出ix ux图像如图 据绘出的ix ux图像是曲线可知ix与ux是非线性关系 答案 1 连线见标准解答图 2 1 400 23 描点绘出的ix ux图像见标准解答图 非线性 1 在描绘小电珠的伏安特性曲线时 采用如图所示的电路 实验中发现移动滑动变阻器的滑片时 电流表的示数变化而电压表的指针不动 下列原因可能的是 a 电珠中灯丝已烧断b 滑片接触不良c 电珠内部短路d 滑动变阻器a端接触不良 解析 选c 由题图知 若电压表的电阻无穷大 移动滑片时 因电流表示数有变化 故和电流表串联的回路中不存在断点 故a错 若滑片接触不良 电路中不可能有电流 故b错 若滑动变阻器a端接触不良 滑片移动时电流表和电压表读数均变 故d错 若电珠内短路则电珠两端电压为零 电压表指针不变 移动滑片时 只有电流表指针变化 故选c 2 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中 可以同时测定小电珠的功率和电阻 1 测得的小电珠的功率与实际的功率相比较 测量功率 a 总偏大b 总偏小c 无误差d 都有可能 2 小电珠的电阻的测量值与实际值相比较 a 偏大b 偏小c 有时偏大 有时偏小d 都有可能 解析 1 此实验电路为电流表外接 根据p ui 电流i测 i真 所以p测 p真 2 电流表外接时 u测 u真 i测 i真 故r测 r真 答案 1 a 2 b 3 有一个小电珠上标有 4v2w 的字样 现在要用伏安法描绘这个电珠的u i图线 有下列器材供选用 a 电压表 0 5v 内阻10k b 电压表 0 10v 内阻20k c 电流表 0 0 3a 内阻1 d 电流表 0 0 6a 内阻0 4 e 滑动变阻器 5 10a f 滑动变阻器 500 0 2a 1 实验中电压表应选用 电流表应选用 用序号字母表示 2 为使实验误差尽量减小 要求电压从零开始变化且多取几组数据 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 3 请在方框内画出满足实验要求的电路图 并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图 解析 1 因电珠的额定电压为4v 为保证安全 选用的电压表量程应稍大于4v 但不能大太多 量程太大则示数不准确 故只能选用0 5v的电压表 故选a 由p ui得 电珠的额定电流故应选择0 0 6a量程的电流表 故选d 2 由题意可知 电压从零开始变化 并要多测几组数据 故只能采用滑动变阻器分压接法 而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器 故选e 3 电珠内阻电压表内阻远大于电珠内阻 应采用电流表外接法 故电路图和实物连接图如图所示 答案 1 ad 2 e 3 见解析 4 2013 天津高考 要测绘一个标有 3v0 6w 小灯泡的伏安特性曲线 灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3v 并便于操作 已选用的器材有 电池组 电动势为4 5v 内阻约1 电流表 量程为0 250ma 内阻约5 电压表 量程为0 3v 内阻约3k 电键一个 导线若干 1 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 填字母代号 a 滑动变阻器 最大阻值20 额定电流1a b 滑动变阻器 最大阻值1750 额定电流0 3a 2 实验的电路图应选用下列的图 填字母代号 3 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示 如果将这个小灯泡接到电动势为1 5v 内阻为5 的电源两端 小灯泡消耗的功率是w 解析 1 根据小灯泡标示的额定值可以计算出小灯泡的额定电流两个滑动变阻器在此电流下都能保证安全 根据测绘小灯泡的伏安特性曲线的要求 小灯泡两端的电压需要从零开始调节 故调节电路中滑动变阻器应采用分压接法 为方便调节应选用最大阻值小的滑动变阻器 故选a 2 额定电压下小灯泡的阻值远小于电压表内阻 故电流表应该采用外接法 所以电路应采用分压外接法 故选b 3 在小灯泡的伏安特性曲线图像中 根据e u ir 即i 0 3 0 2u 作出电源的i u图像如图所示 由图像可知 由该电源对小灯泡供电的电流i 0 1a 电压u 1v 故小灯泡消耗的功率为p iu 0 1w 答案 1 a 2 b 3 0 1 5 某同学在探究规格为 6v 3w 的小电珠伏安特性曲线实验中 1 在小电珠接入电路前 使用多用电表直接测量小电珠的电阻 则应将选择开关旋至 挡进行测量 填选项前的字母 a 直流电压10vb 直流电流5mac 欧姆 100d 欧姆 1 2 该同学采用图甲所示的电路进行测量 图中r为滑动变阻器 阻值范围0 20 额定电流1 0a l为待测小电珠 为电压表 量程6v 内阻20k 为电流表 量程0 6a 内阻1 e为电源 电动势8v 内阻不计 s为开关 在实验过程中 开关s闭合前 滑动变阻器的滑片p应置于最 端 选填 左 或 右 在实验过程中 已知各元器件均无故障 但闭合开关s后 无论如何调节滑片p 电压表和电流表的示数总是调不到零 其原因是 点至 点的导线没有连接好 图甲中的黑色小圆点表示接线点 并用数字标记 空格中请填写图甲中的数字 如 点至 点 的