2018届高考物理一轮复习实验专题描绘小灯泡的伏安特性曲线导学案1

1、1 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 知识梳理 小电珠 塔 8 砂小 电压表0-3-15 V 电流表（IMk6A 滞动变阻器，学牛.电源、 开关.导线若才.坐标纸、铅笔 （。 连接电路 将电珠*电流表*电压农、帑动变阻胖、电 源、开关用导级连援成如左图所示电路 测量与记录 测出小电珠在爪同电压卜-的电流， 移动沿动 变阻瞬触头位琶.测出炮组拦右不同的电 1E 值口和电流值人并将测蛀数据填入自己设计 的我格 在坐标纸上心口为横轴.切为纵轴“楚立坐标系 - （2）在坐标纸上描出咎组数据所对应的点 塑据处呼一）将描出的点用平襦的囱线连接起来.就得到小电珠的 伏安特性曲线 注意事项 1 电流表外接法：本

2、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 本实验要作出U I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。 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。 热点突破1 H&- 1 a 1b 1描绘小电珠的伏安特性曲缆 （2）分析小电珠伏虫

3、待性曲线的变化规彳测游组小电珠的 g I.井绘岀卜 U1 對象 由图线的斜率反映电流与电压和船度的关系 实验器材 实验步骤 实验目的: 2 热点一仪器选择和电路设计 【例 1】2016 天津理综，9（3）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 Vi（量程 03 V,内阻等于 3 k Q ） 电压表 V2（量程 015 V，内阻等于 15 k Q ） 电流表 A1（量程 0200 mA,内阻等于 10 Q ） 电流表 A2（量程 03 A，内阻等于 0.1 Q

4、） 滑动变阻器 R（010 Q,额定电流 2 A） 滑动变阻器R2（01 k Q,额定电流 0.5 A） 定值电阻RB（阻值等于 1 Q） 定值电阻R4（阻值等于 10 Q ） 定值电阻 Rp（阻值等于 1 k Q ） 电源 6 V，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。 3 （2）该同学描绘出的 I U图象应是下图中的 解析（1）用电压表 Ug 3 V1和民串联，可改装成量程为山ug（g+尺）=-x (3 + 1) V = 4 V 的电压表；用量程为 200 mA 的电流表 A 与定值电阻 R4并联可改装为量程为 0.2 + J10 A = 0.4 A 的

5、电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接, 电路图见 答案。 （2）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（1）如图所示 （2）B A u C 4 热点二实验数据处理与分析 【例 2】2015 福建理综，19(2)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率 大小，实验器材如图 1 甲所示，现已完成部分导线的连接。 (1) 实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增 大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； 图 1 (2) 某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 _ A； (3) 该

6、小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将 _ 只相同的小 电珠并联后，直接与电动势为 3V、内阻为 1 Q的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功 率最大，其总功率的值约为 _ W(保留两位小数). 解析(1)实物接线图 见答案；(2)由图知电流表量程为 0.6 A，所以读数为 0.44 A ;5 (3)电源内阻为 1 Q,所以当外电路总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即小电 珠的总功率最大，此时外电路电压等于内电压等于 1.5 V，由图丙知当小电珠电压等于 1.5 V 时电流约为 0.38 A，此时电阻约为 R= U= 3.95 Q-4 Q,并联后的总电阻为 1 Q ,所以

7、L2 1 2 需要 4 个小电珠 并联，小电珠消耗的总功率约为 P= RU = 牛 W= 2.25 W。 答案连线如图所示 (2)0.44 (3)4 2.25 执占三 实验的拓展与创新 以本实验为背景，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。 采用“ DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。 【例 3】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 3数据处理方式的改进 6 阻约为 3 k Q )、电流表(内阻约为 1 Q )、定值电阻等。7

8、(1) 使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择“X 1”欧姆挡测量，示数如图 2(a)所示， 读数为 _ Q。据此应选择图 2 中的 _ (填“b”或“ c”)电路进行实验。 (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。 图 3 (3) 图 3(a)是根据实验数据作出的 _ U I图线，由图可判断元件 (填“X”或 “ Y )是非线性元件。 该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R= 21 Q的定值电阻，测量待测电池的电 动势E和内阻r,电路如图 3(

9、b)所示。闭合 S 和 S,电压表读数为 3.00 V ;断开 S,读数 为 1.00 V,利用图 3(a)可算得E= _ V, r = _ Q (结果均保留两位有效数字， (b) (fl) 8 视电压表为理想电压表)。3： 9 解析(1)欧姆表的读数 R=示数X倍率，得 R= 10 Q;根据实验电路产生误差的原因 知应选用电流表外接，故选择“ b”电路进行实验。 (2) 滑动变阻器的滑片 P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流 表的示数增大。 (3) 根据伏安特性曲线知，X 为线性元件，Y 为非线性元件，且 FX= 10 Qo (4) 由闭合电路欧姆定律： S、S均闭合，

10、有U = a丄R FX十r S 闭合，S2断开，有 Uz= 兽甩 R十R十r 解以上两式得 r = 0.50 Q , E 3.2 V 答案 (1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50 随堂检测 1图 4 是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 图 4 10 图 5 根据图 4 在虚线框内画出实验电路图; （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图 5 中的、所 示，电流表量程为 0.6 A，电压表量程为 3 V。所示读数为： _、_ 、 _ 、 _ 。两组数据得到的电阻分别为 _ 和 _。 2.有一个额定电压为 2.8 V,额定功率约为 0.

11、8 W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这 个灯 泡的I U图线，有下列器材供选用： A. 电压表（03 V，内阻 6 k Q ） B. 电压表（015 V，内阻 30 k Q）; C. 电流表（03 A，内阻 0.1 Q）; D. 电流表（00.6 A，内阻 0.5 Q）; E. 滑动变阻器（10 Q , 2 A）; F. 滑动变阻器（200 Q , 0.5 A ）; G. 蓄电池（电动势 6 V,内阻不计）。 （1） 用如图 6 甲所示的电路进行测量，电压表应选用 _ ，电流表应选 用 _ ，滑动变阻器应选用 _ 。（用字母序号表示） （2） 通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。由图线可

12、求得此灯泡在正常工 作时的电阻为 _ Q ,此时灯泡的功率为 _ W (3)若将此灯泡与电动 势为 6 V、内阻不计的电源连接，要使灯泡正常发光，需串联 0.3 乙 OJ 11 一个阻值为 _ Q的电阻。12 参考答案 1. 解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压接 法, 小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示。 (2)电流表量程为 0.6 A 时，最小刻度为 0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表 示数为 0.10 A表示数为 0.24 A;电压表量程为 3 V,最小刻度为 0.1 V,应估读到 0.01 V,所以表示数为 2.00 V，表示数为 0

13、.27 V，根据欧姆定律 R = U= 0；0 A = 8.3 Q , 答案 (1 )见解析 (2 0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.27 V (0.27 0.01 均可)；8.3 Q (8.3 0.1 均可) 2.7 Q (2.7 0.1 均可) 2. 解析 (1)小灯泡的额定电压为 2.8 V ,故电压表应选用 03 V 量程的 A;小灯泡 的额定功率为 0.8 W，故小灯泡的额定电流约为 0.3 A，电流表应选取 00.6 A 量程的 D; 滑动变阻器应选择阻值较小的 E便于调节。 (2) 根据题图乙可知，当小灯泡两端的电压为 2.8 V 时，对应的电流为 0.28 A，根据 U 2 8 欧姆定律得电阻为 F=-= Q = 10 Q ,此时灯泡的功率为 P