高考物理总复习第七章恒定电流实验8描绘小电珠的伏安特性曲线

恒定电流第七章试验八描绘小电珠伏安特征曲线1/26考纲要求考情分析命题趋势描绘小电珠伏安特征曲线·天津卷，9(3)·浙江卷，22·福建卷，19(2)·全国卷Ⅱ，22·江苏卷，10高考对本试验考查主要侧重于以下四个方面：1.伏安法测电阻电路连接形式(电流表内接、外接)确实定：2.控制电路确实定(分压式)，3.试验仪器选择；4.试验原理了解及其创新(注意结合电源U－I图线考查工作点问题).2/26知识梳理·扎实基础关键考点·分层突破对应演练·迁移利用栏目导航3/26一、试验目标描绘小电珠伏安特征曲线．二、试验原理用电流表和电压表测出小电珠在不一样电压下电流，建立I－U坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小电珠伏安特征曲线．为了尽可能多取些数据点并减小试验误差，应选取电流表外接法、滑动变阻器分压接法电路，因为小电珠电阻较小．知识梳理·扎实基础4/26三、试验器材小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线，开关、坐标纸．四、试验步骤1．连接电路将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所表示电路．5/262．测出小电珠在不一样电压下电流(1)闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小电珠两端电压能从零开始改变：同时，这么做也预防开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．(2)移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不一样电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.U/V00.20.40.60.81.01.2I/A0U/V1.62.02.42.83.23.63.8I/A6/263.画出伏安特征曲线(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点(坐标系纵轴和横轴标度要适中，以所描图线充分占据整个坐标纸为宜)．(3)将描出点用平滑曲线连接起来就得到小电珠伏安特征曲线．4．拆除电路，整理仪器．五、误差分析1．因为电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路影响会带来误差．2．电流表、电压表读数带来误差，要严格按照读数规则读数．3．在坐标纸上描点、作图带来操作误差．7/26六、注意事项1．电路连接方式：(1)电流表应采取外接法：因为小电珠(3.8V0.3A)电阻很小，与0～0.6A电流表串联时，电流表分压影响很大．(2)滑动变阻器应采取分压式连接，目标是使小电珠两端电压能从零开始连续改变．2．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零一端，使开关闭合时小电珠电压从零开始改变，同时也是为了预防开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．8/263．I－U图线在U0＝1.0V左右将发生显著弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．4．电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小电珠额定电压而定，即使用若是“3.8V0.3A”小电珠，选取电压表15V量程，若使用“2.5V0.6A”小电珠，则选取电压表3V量程．5．当小电珠电压靠近额定值时要迟缓增加，到额定值统计I后马上断开开关．6．误差较大点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线．9/26七、试验改进一个测小电珠电阻准确方法：如图所表示，两个电压表完全相同且内阻很大．移动滑动变阻器滑片，调整电阻箱示数，使两个电压表示数相同，则电阻箱读数即为小电珠电阻值，记下小电珠电阻和电压，屡次移动滑动变阻器滑片，采取相同方法，记下对应电阻箱示数和电压表读数．在坐标纸上画出R－U图线，并分析R随U改变规律．在描绘小电珠伏安特征曲线试验中，因为电表内阻影响，会产生系统误差使得小电珠电阻测量不准确．上述试验方法能够消除这种误差，操作、读数比较方便．10/26考点1电路设计和试验原理[例1](·浙江嘉兴调研)在做“描绘小电珠伏安特征曲线”试验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．试验中得到了多组数据，经过描点连线在I－U坐标系中得到了小电珠伏安特征曲线如图甲所表示．(1)在虚线框中画出试验电路图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路．关键考点·分层突破11/26(2)依据图甲所表示，可确定小电珠功率P与U2和P与I2关系，以下示意图中合理是________．D12/26(3)将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图丙所表示电路．电源电动势为6.0V，内阻为1.0Ω.若电路中电流为0.40A，则定值电阻R所消耗电功率为________W.0.6413/26(3)由小电珠伏安特征曲线可知，电流I＝0.40A时，小电珠两端电压UL＝4V，由欧姆定律可知，内电压U′＝Ir＝0.4V，由闭合电路欧姆定律可知定值电阻两端电压UR＝E－UL－U′＝1.6V，所以定值电阻消耗电功率P＝URI＝0.64W.答案：(1)电路图、实物图如图所表示14/2615/2616/26R1

17/26(2)在试验过程中，一同学将灯泡两端电压由零迟缓地增加，当电压到达1.23V时，发觉灯泡亮度很暗，当到达2.70V时，发觉灯泡已过亮，便马上断开开关，并将所测数据统计在表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA8015519522725527931018/26请你依据表中试验数据在如图所表示坐标系中作出灯泡U－I图线．(3)由图象得出该灯泡额定电压应为__________________V：这一结果大于1.22V，其原因是___________________________________________________________________________．2.5(2.4～2.6均可)小灯泡冷态电阻小于正常工作时电阻(或小灯泡电阻随温度升高而变大)19/26(2)如图所表示．(3)由P＝UI＝0.75W，再结合图象可知U额＝2.5V；小灯泡额定电压大于1.23V原因是小灯泡冷态电阻小于正常工作时电阻．20/26考点3试验改进与创新本试验创新改进之处主要集中在三点：1．数据处理方式改进：采取“DIS”数字化试验系统进行数据采集和处理．2．被测元件变更：探究其它元件伏安特征．3．试验目标变更：如探究元件电阻随温度改变规律．21/26[例3](·山西太原模拟)发光二极管(LED)是一个节能、环境保护元器件，被广泛应用到显示器、照明等各领域．某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4V”、最大正向直流电流是“5～20mA”LED管I－U曲线，设计了如图甲所表示试验电路．试验室备有以下器材：电流表A1：量程0～50mA，内阻约为50Ω电流表A2：量程0～200mA，内阻约为10Ω电压表V：量程0～5V，内阻约为10kΩ滑动变阻器R1；阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A滑动变阻器R2：阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA直流电源正：输出电压6V，内阻不计开关(S)、导线若干22/26(1)为了提升试验结果准确性，电流表应选择_______；滑动变阻器应选取_______

(以上填器材代号)．(2)试验小组依据试验得到数据描点绘出了如图乙所表示I－U图象，而发光二极管(LED)效率η与经过二极管电流I关系曲线如图丙所表示．其中发光二极管效率η是指辐射全部光功率Φ与供给发光二极管电功率比值．则发光二极管效率达最大时其电阻R1＝________Ω