江苏省桃州中学高考物理一轮复习 2.6 描绘小电珠的伏安特性曲线导学案 新人教版选修31.doc

选修3-12013届桃州中学高三物理导学案第二章 恒定电流【课 题】2.6 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ui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【实验器材】小电珠(“3.8 v,0.3 a”或“2.5 v,0.6 a”)、46 v学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔【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把滑动变阻器的滑动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，并将测量数据填入下面的表格中，断开开关s.u(v)00.20.40.81.01.21.62.02.42.83.23.63.8i(a)4.在坐标纸上以u为横轴，以i为纵轴，建立坐标系在坐标纸上描出各组数据所对应的点，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5拆除电路，整理仪器【注意事项】1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本实验要作出iu图线，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4加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压5连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不能画成折线【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【典型例题】 一、实验原理和器材的选择【例题1】有一小灯泡上标有“4 v,2 w”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的iu图线，现有下列器材供选用：a电压表(05 v，内阻10 k)b电压表(015 v，内阻20 kc电流表(03 a，内阻1 )d电流表(00.6 a，内阻0.4 )e滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许最大电流为2 a)f滑动变阻器(最大阻值为500 ，允许最大电流为1 a)g学生电源(直流6 v)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_ _.(2)电压表选 、电流表选 、滑动变阻器选 。二、实验操作和数据处理【例题2】(2011广东理综)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 v,0.6 w)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为_.(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片p置于_端为使小电珠亮度增加，p应由中点向_端滑动(4)下表为电压等间隔变化测得的数据为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_间多测几组数据(请填写“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”)数据点abcdefu/v0.000.501.001.502.002.50i/a0.0000.1220.1560.1850.2160.244【能力训练】 1在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，下列说法中正确的是()a滑动变阻器应采用分压式接法b电流表采用内接法c闭合开关前，应将电压调到最大位置，闭合开关后，慢慢往下调d滑动变阻器应采用串联限流式接法2(2011常德联考)在描绘小灯泡的伏安特性曲线时采用如图所示电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的指针动而电压表的指针不动，关于原因，下列说法可能的是()a小灯泡的灯丝断了b滑动变阻器的滑片接触不良c小灯泡发生短路d滑动变阻器a端接触不良3.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图所示，所用小电珠的额定电压是3.8 v.(1)关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是()a系统误差主要是由电压表的分流引起的b系统误差主要是由电流表的分压引起的c系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的d系统误差主要是由读数时的估读引起的(2)根据某次实验记录的数据在坐标系中描点如图所示试在坐标系中画出该小电珠的伏安曲线，并从图象中求出该小电珠的额定功率4(2011福建理综)某同学在探究规格为“6 v,3 w”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10 v b直流电流5 mac欧姆100 d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020 ，额定电流1.0 a)，l为待测小电珠，v为电压表(量程为6 v，内阻20 k)，a为电流表(量程0.6 a，内阻1 )，e为电源(电动势8 v，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；(填“左”或“右”)在实验过程，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“_2_点至_3_点”的导线)该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”“增大”或“减小”)5在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确，为了消除这种误差，某同学设计了如图所示的实物连线图，用来测量小电珠的电阻r和两端所加电压u的关系，图中两个电压表完全相同且内阻很大，试回答下列问题(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路图(2)请补全下列实验步骤按图中的实物连接图连好电路，在闭合开关s之前，滑动变阻器的滑动头应调到_合上开关s.移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表_，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压多次移动滑动头，并调节电阻箱，但仍保持两个电压表_，记下电阻箱示数和电压表的读数在坐标纸上画出ru图线，并分析r随u变化的规律6小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(i和u分别表示小灯泡上的电流和电压)：i(a)0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50u(v)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)在图甲的框中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围010 )、电源、小灯泡、电键、导线若干(2)在图乙中画出小灯泡的ui曲线(3)如果电源的电动势是1.5 v，内阻是2.0 .问：将此小灯泡接在该电源两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第(2)小题的方格图中)例题答案：1. 【答案】(1)描绘灯泡的iu图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ade解析因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据 因小灯泡额定电压为4 v,015 v的量程太大，读数误差大，所以电压表选05 v的a；小灯泡的额定电流i0.5 a，则电流表只能选d；滑动变阻器f的最大阻值远大于小灯泡电阻8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故应选滑动变阻器e；又因为rvrar，所以电流表应外接2. 【答案】(1)17.37.7(2)如图所示(3)a(或左)b(或右)(4)ab解析(1)由小电珠的额定电压为2.5 v、额定功率为0.6 w，可得小电珠正常工作时电阻r 10.4 ，选用多用电表的“1”倍率时的中值电阻为15 .因为在中值电阻附近测量的值最精确，又知10.4在15附近，所以选择“1”倍率(2)在画实物连线时，应先连干路，再连分压电路(3)闭合开关前p应先置于a端，此举为保护小电珠为使小电珠亮度增加，滑片p应向b端滑动，使其分压增加(4)在ab间电流的变化从00.122 a，变化较大，为了更准确，应在ab间多测几组数据反馈训练 能力训练答案 1. 解析a在本实验中小灯泡的电阻较小，应采用电流表外接法，选项b错误；为了准确画出小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，要求所加电压从零变起，因此滑动变阻器应采用分压式接法，选项a正确，选项d错误；进行调节时应从最小值开始逐渐增大，选项c错误 2.解析c可用排除法来分析，若小灯泡灯丝断了，在移动滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表的指针都不动，选项a错误；滑动变阻器的滑片接触不良时，起不到调节电阻的作用，电流表指针不会动，选项b错误；小灯泡发生短路时，电压表示数为零，调节电阻时会改变电路中的电流，电流表指针会动，选项c正确；若滑动变阻器a端接触不良，滑动变阻器将变为限流式接法，并不会影响到调节电路的作用，选项d错误3. 【答案】(1)a(2)小电珠的伏安曲线如图所示 1.14 w解析(1)由于电压表的分流作用，造成电流表的测量值会比真实值偏大，从而造成实验的系统误差，选项a正确；电压表的测量值就是小电珠两端的电压，电流表不存在分压引起的误差，选项b错误；电源内阻对本实验测量无任何影响，选项c错误；电表读数时的误差属于偶然误差，选项d错误(2)由图象可知，当小电珠达到额定电压3.8 v时，电流i0.3 a，则额定功率pui3.80.3 w1.14 w.4. 【答案】(1)d(2)左15(或51)增大 解析(1)小电珠正常工作的电阻r12 ，而用多用电表直接测量其阻值时其值小于12 ，故用欧姆1挡，d正确(2)由电路可知，采用分压接法，当s闭合前应使有效阻值为零，即最左端；电压表、电流表的示数总是调不到零，说明p点在左端时，仍有电流流过小电珠，故为1点至5点导线没有连接好(3)iu图线的斜率为其工作时的电阻值的倒数，故r随工作电压的增大而增大5. 【答案】(1)电路图如图所示(2)最右端示数相同示数相同解析(2)在合上s之前，应使v1、v2示数为零，结合电路图可知，滑动变阻器的滑动头应移到最右端；在实验中只有当v1、v2示数相同时，电阻箱的读数才等于小电珠的电阻6解析分析和解答本题要从实验原理、器材规格、表格数据等方面挖掘隐含条件(1)要作出小灯泡的ui曲线，电压必须从零开始连续调节，所以滑动变阻器需用分