幼兒園講故事的教案
發(fā)表時(shí)間:2021-03-01第5講實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線。
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第5講實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線
1.在用電壓表和電流表研究小燈泡在不同電壓下的功率的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室備有下列
器材供選擇:
A.待測(cè)小燈泡“3.0V、1.5W”
B.電流表(量程3A,內(nèi)阻約為1Ω)
C.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻約為5Ω)
D.電壓表(量程3.0V,內(nèi)阻約為10kΩ)
E.電壓表(量程15.0V,內(nèi)阻約為50kΩ)
F.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為100Ω,額定電流50mA)
G.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10Ω,額定電流1.0A)
H.電源(電動(dòng)勢(shì)為4.0V,內(nèi)阻不計(jì))
I.電鍵及導(dǎo)線等
(1)為了使實(shí)驗(yàn)完成的更好,電流表應(yīng)選用________;電壓表應(yīng)選用________;滑動(dòng)變
阻器應(yīng)選用________.(只需填器材前面的字母即可)
(2)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
圖7-5-5
(3)某同學(xué)在一次測(cè)量時(shí),電流表、電壓表的示數(shù)如圖7-5-5所示.則電壓值為
________V,電流值為________A,小燈泡的實(shí)際功率為________W.
解析:待測(cè)小燈泡“3.0V、1.5W”,額定電流0.5A,額定電壓為3V,因此電流表選
C,電壓表選D,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法較準(zhǔn)確,滑動(dòng)變阻器選G,小燈泡電阻很小,電流表外接.
答案:(1)CDG(2)如解析圖所示(3)1.800.330.59
2.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下:
小燈泡L,“3.8V、0.3A”
電壓表V,量程0~5V,內(nèi)阻5kΩ
電流表A1,量程0~100mA,內(nèi)阻4Ω
電流表A2,量程0~500mA,內(nèi)阻0.4Ω
滑動(dòng)變阻器R1,最大阻值10Ω,額定電流1.0A
滑動(dòng)變阻器R2,最大阻值5Ω,額定電流0.5A
直流電源E,電動(dòng)勢(shì)約為6V,內(nèi)阻約為0.5Ω
(1)在上述器材中,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選;電流表應(yīng)選.
(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖,并在圖中注明各元件的符號(hào)。
(3)某實(shí)驗(yàn)小組完成實(shí)驗(yàn)后利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在I-U坐標(biāo)系中,描繪出如
圖7-5-6所示的小燈泡的伏安特性曲線.根據(jù)此圖給出的信息,可以判斷下圖中正確的是(圖中P為小燈泡的功率)()
圖7-5-6
解析:(1)本題變壓器采用分壓接法,通常應(yīng)當(dāng)選用最大阻值小的滑動(dòng)變阻器,但本題中如果選用R2,則電路中的電流會(huì)超過R2允許通過的最大電流,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)當(dāng)選擇R1.電流表A1的量程太小,故電流表應(yīng)當(dāng)選擇A2.
(2)電路如右圖所示,由于電壓要從0開始測(cè)量,滑動(dòng)變阻器用分壓接法;因?yàn)闊襞莸膬?nèi)阻比較小,電流表用外接法.
(2)隨著通過小燈泡電壓電流的增大,小燈泡消耗的功率增大,小燈泡的電阻也增大,由P=U2R知B圖正確,由P=I2R知D圖正確.
答案:(1)R1A2(2)電路圖如解析圖所示(3)BD
3.(20xx鹽城模擬)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖7-5-7所示方式連接好電路,電路中所有元器件都完好,且電壓表和電流表已調(diào)零.閉合開關(guān)后:
圖7-5-7圖7-5-8
(1)若不管怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,小電珠亮度能發(fā)生變化,但電壓表、電流表的示數(shù)總不能為零,則可能是________導(dǎo)線斷路.
(2)某同學(xué)測(cè)出電源和小電珠的U-I圖線如圖7-5-8所示,將小電珠和電阻R串聯(lián)后接到電源上,要使電路中電流為1.0A,則R=________Ω.
(3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中還測(cè)出a、b、c三種元件的伏安特性曲線分別如圖7-5-9中的(a)、(b)、(c),下列說(shuō)法正確的是()
圖7-5-9
A.a(chǎn)可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用
B.b能作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用
C.b的阻值隨電壓升高而增大
D.c的阻值隨電壓升高而增大
解析:(1)若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,小電珠的亮度變化,但電壓表、電流表示數(shù)總不能為零,說(shuō)明滑動(dòng)變阻器不起分壓作用,所以可能是g導(dǎo)線斷路.
(2)由電源的U-I線知E=3.0V,r=1Ω,當(dāng)小電珠與電阻串聯(lián)后
由閉合電路歐姆定律得E=I(R+r+R燈)
又由小電珠的U-I線得R燈=UI=1.2Ω,解得R=0.8Ω.
(3)因a元件的I-U線是直線,說(shuō)明電阻隨電壓的變化不變,故可作為標(biāo)準(zhǔn)電阻,故A對(duì),B錯(cuò).因I-U線的斜率倒數(shù)表示電阻值的變化,故C對(duì),D錯(cuò),選A、C.
答案:(1)g(2)0.8(3)AC
4.有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V、2W”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的I—U圖線.現(xiàn)有下列器材供選用:
A.電壓表(0~5V,內(nèi)阻10kΩ)B.電壓表(0~15V,內(nèi)阻20kΩ)
C.電流表(0~3A,內(nèi)阻1Ω)D.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.4Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(10Ω,2A)F.滑動(dòng)變阻器(500Ω,1A)
G.學(xué)生電源(直流6V)、開關(guān)、導(dǎo)線若干
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),選用圖7-5-10中甲而不選用圖乙的電路圖來(lái)完成實(shí)驗(yàn),請(qǐng)說(shuō)明理由:________________________________________________________________________.
圖7-5-10
(2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選________,電流表應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________.(用序號(hào)字母表示)
(3)把圖7-5-11中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖.
圖7-5-11
解析:因?qū)嶒?yàn)?zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線,需要多次改變小燈泡兩端的電壓,故采用A圖所示的分壓式電路合適,這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié),且能方便地測(cè)多組數(shù)據(jù).因小燈泡額定電壓為4V,則電壓表選0~5V的A而舍棄0~15V的B,因15V的量程太大,讀數(shù)誤差大,小燈泡的額定電流I=0.5A,則電流表只能選D.滑動(dòng)變阻器F的最大阻值遠(yuǎn)大于小燈泡內(nèi)阻8Ω,調(diào)節(jié)不方便,電壓變化與變阻器使用部分的長(zhǎng)度線性關(guān)系差,故舍去.小燈泡內(nèi)阻為電流表內(nèi)阻的80.4=20倍,電壓表內(nèi)阻是小燈泡的10×1038=1250倍,故電流表采用了外接法.
答案:(1)描繪燈泡的I—U圖線所測(cè)數(shù)據(jù)需從零開始,并要多取幾組數(shù)據(jù)(2)ADE
(3)如下圖所示.
相關(guān)知識(shí)
高考物理基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)八描繪小電珠的伏安特性曲線
20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)全案:實(shí)驗(yàn)八描繪小電珠的伏安特性曲線(選修3-1)
【考綱知識(shí)梳理】
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>
描繪小燈泡的伏安特性曲線.
二、實(shí)驗(yàn)器材
小燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線、開關(guān)、坐標(biāo)紙.?
三、實(shí)驗(yàn)原理
1.用電流表和電壓表測(cè)出燈泡在不同電壓下的電流,建立U-I坐標(biāo)系,描點(diǎn)連成直線或平滑曲線即得到小燈泡的伏安特性曲線.
2.為了盡可能多取些數(shù)據(jù)點(diǎn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選用電流表外接法,滑動(dòng)變阻器分壓接法電路,因?yàn)樾襞莸碾娮柚递^小.?
【要點(diǎn)名師精解】
一、實(shí)驗(yàn)步驟
1.連接電路
將小電珠、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖7-3-22所示電路.
圖7-3-22?
2.測(cè)出小電珠在不同電壓下的電流
(1)閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到最左端,以使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從0開始變化;同時(shí),這樣做也防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲.
(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭的位置,測(cè)出12組不同的電壓值U和電流值I,并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格.
U/V00.20.40.60.81.01.2
I/A0
U/V1.62.02.42.83.23.63.8
I/A
特別提示
I-U圖線在U0=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U=1.0V左右測(cè)繪點(diǎn)要密,否則將出現(xiàn)很大誤差.
3.畫出伏安特性曲線
(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、以I為縱軸,建立坐標(biāo)系.
(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn).(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中,以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)
(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)就得到小電珠的伏安特性曲線.
4.拆除電路,整理儀器
交流與思考:描繪出小電珠的伏安特性曲線后,曲線上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線的斜率是否表示小電珠在該電壓下的電阻值?若是,說(shuō)明理由;若不是,如何表示該電壓下的電阻值?
提示:由于電阻的定義式為,而不是,只有U與I為線性關(guān)系時(shí)才等于,在U與I為非線性關(guān)系時(shí),所以各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線斜率并不表示該電壓下的電阻值.該電壓下的電阻值應(yīng)等于該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流的比值.?
5、注意事項(xiàng)
(1).電路的連接方式
①電流表應(yīng)采用外接法:因?yàn)樾‰娭榈碾娮栎^小,與0~0.6A電流表串聯(lián)時(shí),電流表的分壓影響不能忽略.
②滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接:目的是為了使小電珠兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化.
(2).閉合電鍵S前,滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到小電珠分得電壓為零的位置,可以使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從零開始變化.同時(shí),也為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲.
(2)U-I圖線在U=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U=1.0V左右測(cè)繪點(diǎn)要密,否則將出現(xiàn)很大誤差.
(4).電流表選擇0.6A量程,電壓表量程選擇視小電珠的額定電壓而定,即使用的若是“3.8V0.3A”的小電珠,選用電壓表的15V量程,若使用“2.5V0.6A”的小電珠,則選用電壓表的3V量程.
(5)保持小電珠電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加,到額定值,讀出I后立即斷開開關(guān).
(6).誤差較大的點(diǎn)要舍去,U-I應(yīng)是平滑曲線而非折線.?
6、誤差分析
(1)由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無(wú)窮大,對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差.
(2)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差.
交流與思考:觀察小電珠的伏安特性曲線,分析特點(diǎn),并說(shuō)明理由.
提示:由于小電珠在電壓較低時(shí)沒有發(fā)光,燈絲溫度較低,其電阻變化不明顯,所以在伏安特性曲線的開始一段接近直線.但隨著電壓的不斷增大,電珠開始發(fā)光,溫度變化很大,因此對(duì)應(yīng)電阻值也變化很大,伏安特性曲線為曲線.
【例1】有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V2W”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的U-I圖線.有下列器材供選用:
A.電壓表(0~5V,內(nèi)阻10kΩ)
B.電壓表(0~10V,內(nèi)阻20kΩ)
C.電流表(0~0.3A,內(nèi)阻1Ω)
D.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.4Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(5Ω,1A)
F.滑動(dòng)變阻器(500Ω,0.2A)
(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用______,電流表應(yīng)選用______.為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小,要求電壓表從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__________(用序號(hào)字母表示).
(2)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖,并把由圖7-3-23中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖.
圖7-3-23
思路點(diǎn)撥:(1)如何通過計(jì)算選擇儀器?
(2)如何判斷電流表的內(nèi)外接法?如何確定分壓、限流接法?
解析:(1)因小燈泡的額定電壓為4V,所以電壓表應(yīng)選用A,小燈泡的額定電流,所以電流表應(yīng)選用D;小燈泡正常工作時(shí)的電阻為,因?yàn)?br>
,Rx為小電阻,電流表應(yīng)采用外接法,要求電壓表從零開始變化,故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,為便于調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用E.
(2)滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖如圖7-3-24.
圖7-3-24
接成的相應(yīng)實(shí)物電路圖如圖7-3-25.
圖7-3-25
答案:(1)ADE
(2)見解析
名師點(diǎn)評(píng):伏安法是測(cè)量電阻的一種最基本方法,除此之外,還有替代法、半偏法等,原理是部分電路歐姆定律或閉合電路歐姆定律.通過該題,把握器材選取、電路設(shè)計(jì)的一般原則.
【感悟高考真題】
1.(20xx重慶22(2))在探究小燈泡的的伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中,所用器材有燈泡I,量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表,直流電源的滑動(dòng)變阻器、電鍵等,要求燈泡兩端電壓從表開始變化
①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用______接法(“分壓”或“限流”)
②某同學(xué)已連接如題22圖2所示的電路,在連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正析之前,請(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處,并說(shuō)明如何改正
A:_______________
B:_________________
③分別測(cè)得兩只燈泡l1和l2的伏安特性曲線如題22圖3中Ⅰ和Ⅱ所示,然后將燈泡l1、l2與電池組(電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均衡定)連成題22圖4所示電路。多次測(cè)量后得到通過l1和l2的電流平均值分別為0.30A和0.60A.
A.在題22圖3中畫出電池組路端電壓U和電流I的關(guān)系曲線。
B.由該曲線可知電池組的電動(dòng)勢(shì)為_________V,內(nèi)阻為__________Ω(取兩位有效數(shù)字)
【答案】⑵①分壓②A.電鍵不應(yīng)閉合,應(yīng)處于斷開狀態(tài)B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P位置不當(dāng),應(yīng)將其置于b端③4.6V2.7Ω
【解析】⑵①探究小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從0到額定電壓變化,所以滑動(dòng)變阻器必須采用分壓解法。
②在連接線路時(shí)必須將每個(gè)開關(guān)斷開,而圖中是閉合的這是第一個(gè)錯(cuò)誤。連好線路后在閉合開關(guān)前需要將限流滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大,將分壓滑動(dòng)變阻器調(diào)到輸出為0端,在圖中是b端,以保護(hù)電源和電表。
③描繪電源的伏安特性曲線要求外電阻變化測(cè)定對(duì)應(yīng)的多組路端電壓和電流,本實(shí)驗(yàn)中用兩個(gè)小燈泡來(lái)改變外電阻獲得兩組電流值,然后在小燈泡的伏安特性曲線上查出對(duì)應(yīng)的電壓,用兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)描繪圖像。為描繪準(zhǔn)確可以先進(jìn)行理論計(jì)算,首先查出兩坐標(biāo)為(0.30A,3.8V)和(0.60A,3.0V),則內(nèi)阻為Ω,電動(dòng)勢(shì)為,V,然后作出準(zhǔn)確圖像如圖。
2.(20xx福建19(3))如圖所示是一些準(zhǔn)備用來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻阻值的實(shí)驗(yàn)器材,器材及其規(guī)格列表如下
為了能正常進(jìn)行測(cè)量并盡可能減少測(cè)量誤差,實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半,而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化。請(qǐng)用實(shí)線代表導(dǎo)線,在所給的實(shí)驗(yàn)器材圖中選擇若干合適的器材,連成滿足要求的測(cè)量阻值的電路。
答案:
3.(20xx上海物理26)在用DIS描繪電場(chǎng)等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中
(1)電源通過正負(fù)電極a、b在導(dǎo)電物質(zhì)上產(chǎn)生的穩(wěn)恒電流分布模擬了二個(gè)_____產(chǎn)生____;用____探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)。
(2)(單選題)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),正確的做法是()
(A)在一塊平整木板上依次放復(fù)寫紙、白紙、導(dǎo)電紙
(B)導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面應(yīng)該向上
(C)連接電源正負(fù)極的電極a、b必須與導(dǎo)電物質(zhì)保持絕緣
(D)連接電極a、b的電源電壓為交流4~6V
【解析】
(1)點(diǎn)電荷,電場(chǎng),DIS
(2)B
A應(yīng)依次放白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙
B應(yīng)電極a、b必須與導(dǎo)電物質(zhì)保持導(dǎo)電。
C應(yīng)連接電極a、b的電源電壓為為直流4-6V
【考點(diǎn)精題精練】
1現(xiàn)有電源、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表和一個(gè)額定電壓小于電源電動(dòng)勢(shì)的小燈泡,要測(cè)量小燈泡的功率隨電壓變化的情況。
(1)在左框中畫出所用電路的原理圖。
(2)把測(cè)得的各組P、U值畫在P-U2圖中,各點(diǎn)組成組成的圖線應(yīng)大致是什么樣子?將此圖線的示意圖畫在右框中。
解析(1)為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確,一方面考慮一般電流表內(nèi)阻和小燈泡電阻比較接近,故應(yīng)用電流表外接法,另一方面應(yīng)使電壓的變化范圍盡可能大,故選用變阻器的分壓接法,因此電路原理圖應(yīng)如圖甲所示。
(2)據(jù)功率的計(jì)算公式P=UI
再據(jù)歐姆定律:故
隨所加電壓的增加,小燈泡發(fā)熱,溫度升高,電阻隨溫度增高而增大,故所得P-U2圖線的斜率應(yīng)隨R的增大而減小,故P-U2圖線示意圖就如圖乙所示。
2在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的規(guī)格為“6V,3W”,其他供選擇的器材有:
電流表A1(量程3A,內(nèi)阻0.2Ω)
電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻1Ω)
電壓表V1(量程6V,內(nèi)阻20kΩ)
變阻器R1(0~1000Ω,0.5A)
變阻器R2(0~20Ω,2A)
學(xué)生電源E(6V)
開關(guān)S及導(dǎo)線若干
(1)實(shí)驗(yàn)中要求電壓表在0~6V范圍內(nèi)讀數(shù)并記錄下12組左右不同的電壓值U和對(duì)應(yīng)的電流值I,以便作出伏安特性曲線,則在上述器材中,電流表應(yīng)選,變阻器應(yīng)選.
(2)在所給的虛線方框中畫出此實(shí)驗(yàn)的電路圖.
(3)以下是該實(shí)驗(yàn)的操作步驟
A.閉合開關(guān),記下電流表、電壓表的一組示數(shù)(U、I),移動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,每移動(dòng)一次記下一組(U、I)值,共測(cè)出12組數(shù)據(jù)
B.將電流表、電壓表、變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路
C.調(diào)節(jié)觸頭位置,使閉合開關(guān)前觸頭處于使變阻器與小燈泡并聯(lián)的電阻最大的位置
D.按所測(cè)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用平滑曲線連接起來(lái),得出小燈泡的伏安特性曲線
以上各步驟中存在的錯(cuò)誤或不妥之處:?
.
將各步驟糾正后,按實(shí)驗(yàn)先后順序排列起來(lái).
(4)小燈泡的I—U圖線是一條曲線,其原因是.
答案(1)A2R2
(2)外接法.因?yàn)殡娏鞅砼c小燈泡的電阻都較小,電流表的分壓影響很大.而電壓表的內(nèi)阻很大,所以應(yīng)采用外接法,電壓表的分流影響很小,可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性.電路圖如下圖所示.?
(3)步驟C中,閉合開關(guān)前觸頭應(yīng)處于使變阻器與小燈泡并聯(lián)的電阻為零的位置BCAD
(4)隨著電壓增加,通過小燈泡的電流增大,溫度升高,燈泡燈絲的電阻率增加
3一般情況下,導(dǎo)體的電阻會(huì)隨著溫度的改變而改變,某同學(xué)研究了一白熾燈兩端的電壓與電流的關(guān)系,得到了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
請(qǐng)你完成下列工作:
(1)在如下圖所示的方格紙上畫出電流與電壓的關(guān)系圖線.
(2)實(shí)驗(yàn)過程中用到了下列器材:直流電源、滑動(dòng)變阻器(最大值為30Ω)、電壓表(量程15V,內(nèi)阻約為104Ω)、電流表(量程0.6A,內(nèi)阻約為0.01Ω),開關(guān)一只及導(dǎo)線若干,請(qǐng)?jiān)谙聢D中按實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)物電路圖.
(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖線作出了下列推論:如果燈泡兩端的電壓增大20V,那么燈泡中通過的電流一定不會(huì)大于0.392A,你認(rèn)為他的推論是否正確?
(4)如果把該燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻為10Ω(內(nèi)阻恒定)的電源兩端,實(shí)際消耗的功率是多少?
答案(1)、(2)略(3)正確(4)0.738W
4發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件.它的電路符號(hào)如右圖所示,正常使用時(shí),帶“+”號(hào)的一端接高電勢(shì),帶“-”的一端接低電勢(shì).某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示.
(1)在下面的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖.(實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻RV約為10kΩ,電流表的內(nèi)阻RmA約為100Ω).
(2)在下圖中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的I-U圖象.
(3)若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0V,而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為1.5V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的.根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析,應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路,才能使二極管工作處于最佳狀態(tài)?
答案(1)由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù),可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的,變化的范圍大約在100Ω~500Ω之間,與r=1000Ω比較,屬于小電阻,應(yīng)采用電流表外接法;又從表格中得到信息,實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓必須從0開始增大,因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法.所以實(shí)驗(yàn)電路如下圖(a)所示.
(2)將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn),可畫出二極管的I-U圖線,如上圖(b)中的曲線所示.
(3)83.3Ω
4.有一個(gè)小燈泡標(biāo)有“6V,0.6W”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的I—U圖線.現(xiàn)有下列器材供選用:
A.電壓表(0~5V,內(nèi)阻10kΩ);B.電壓表(0~10V,內(nèi)阻20kΩ);
C.電流表(0~0.3A,內(nèi)阻1Ω);D.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.4Ω);
E.滑動(dòng)變阻器(30Ω,2A);F.學(xué)生電源(直流9V),還有開關(guān)、導(dǎo)線.
(1)實(shí)驗(yàn)中選用電壓表應(yīng)選,電流表應(yīng)選(用序號(hào)字母表示).
(2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能減小,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
答案(1)BC
(2)見右圖
5.表格中所列數(shù)據(jù)是測(cè)量小燈泡U-I關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
(1)分析上表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是下圖中的(填“甲”或“乙”).
(2)在下圖所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的U-I曲線.分析曲線可知小燈泡的電阻隨I變大而(填“變大”、“變小”或“不變”).
(3)如右圖所示,用一個(gè)定值電阻R和兩個(gè)上述小燈泡組成串并聯(lián)電路,連接到內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3V的電源上.已知流過電阻R的電流是流過燈泡b電流的兩倍,則流過燈泡b的電流約為A.
答案(1)甲(2)見右圖變大
(3)0.125
6.某同學(xué)用圖所示電路,測(cè)繪標(biāo)有“3.8V,0.3A”的小燈泡的燈絲電阻R
隨電壓U變化的圖象.
(1)除了導(dǎo)線和開關(guān)外,有以下一些器材可供選擇:
電流表:
A1(量程100mA,內(nèi)阻約2Ω);A2(量程0.6A,內(nèi)阻約0.3Ω).
電壓表:
V1(量程5V,內(nèi)阻約5kΩ);V2(量程15V,內(nèi)阻約15kΩ).
滑動(dòng)變阻器:
R1(阻值范圍0~10Ω);R2(阻值范圍0~2kΩ).
電源:
E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻約為0.2Ω);E2(電動(dòng)勢(shì)為4V,內(nèi)阻約為0.04Ω).
為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表,電壓表,滑動(dòng)變阻器,電源.(填器材的符號(hào))
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算并描繪出R—U的圖象如下圖所示.由圖象可知,此燈泡在不工作時(shí),燈絲電阻為Ω;當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí),燈絲電阻為Ω,燈泡實(shí)際消耗的電功率為W.
(3)根據(jù)R—U圖象,可確定小燈泡消耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系.符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的()?
答案(1)A2V1R1E2(2)1.511.50.78(3)A
高三物理《測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線》考后題型解析
高三物理《測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線》考后題型解析
1.實(shí)驗(yàn)原理
(1)測(cè)多組小燈泡的U、I的值,并繪出IU圖象;
(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系.
2.實(shí)驗(yàn)器材
小燈泡“3.8V0.3A”、電壓表“0~3V~15V”、電流表“0~0.6A~3A”、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)畫出電路圖(如實(shí)驗(yàn)原理圖1).
圖1
(2)將小燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如實(shí)驗(yàn)原理圖2所示的電路.
圖2
(3)測(cè)量與記錄
移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置,測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I,并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中.
(4)數(shù)據(jù)處理
①在坐標(biāo)紙上以U為橫軸,I為縱軸,建立直角坐標(biāo)系.
②在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn).
③將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái),就得到小燈泡的伏安特性曲線.
4實(shí)驗(yàn)器材選取
(1)原則:①安全;②精確;③操作方便.
(2)具體要求
①電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6A.
②用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實(shí)際最大電流.
③電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值.
④電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上.
⑤從便于操作的角度來(lái)考慮,限流式接法要選用與待測(cè)電阻相近的滑動(dòng)變阻器,分壓式接法要選用較小阻值的滑動(dòng)變阻器.
5.注意事項(xiàng)
(1)電路的連接方式:
①電流表應(yīng)采用外接法:因?yàn)樾襞?3.8V,0.3A)的電阻很小,與量程為0.6A的電流表串聯(lián)時(shí),電流表的分壓影響很大.
②滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法:目的是使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化.
(2)閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為零的一端,使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡的電壓能從零開始變化,同時(shí)也是為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲.
(3)IU圖線在U0=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U=1.0V左右繪點(diǎn)要密,以防出現(xiàn)較大誤差.
1.電流表內(nèi)接法與外接法的比較
電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)=Ux+UA電壓表分流I測(cè)=Ix+I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)==Rx+RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)==<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RARxRVRx
2.電流表內(nèi)接法與外接法的選擇
(1)阻值比較法:先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.
(2)臨界值計(jì)算法
Rx<時(shí),用電流表外接法;
Rx>時(shí),用電流表內(nèi)接法.
(3)實(shí)驗(yàn)試探法:按圖3接好電路,讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法.
圖3
3.滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法比較
兩種接法的電路圖負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍≤U≤E0≤U≤E負(fù)載R上電流的調(diào)節(jié)范圍≤I≤0≤I≤4滑動(dòng)變阻器兩種接法的適用條件
(1)限流式接法適合測(cè)量阻值較小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的最大電阻還小).
(2)分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的最大電阻要大).
5.常用電表的讀數(shù)
對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即指針指到最大刻度時(shí)電表允許通過的最大電壓或電流,然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可.
(1)0~3V的電壓表和0~3A的電流表的讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A,看清楚指針的實(shí)際位置,讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位.
(2)對(duì)于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位,即讀到0.1V.
(3)對(duì)于0~0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時(shí)要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01A.
.
1.[實(shí)驗(yàn)原理與電路設(shè)計(jì)]金屬材料的電阻值會(huì)隨溫度的升高而變大,那么這種金屬材料的IU圖線應(yīng)是()
C[在伏安特性曲線中,圖線的斜率的倒數(shù)表示電阻.金屬材料隨著溫度的升高、電阻變大,隨著U的增大,圖線的斜率變小,故選項(xiàng)C正確.]
2.[數(shù)據(jù)處理與實(shí)物連線](20xx·浙江4月學(xué)考)在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,小燈泡額定電壓為2.5V、電流為0.3A.
甲乙
圖4
(1)部分連線的實(shí)物如圖4甲所示,請(qǐng)完成實(shí)物連接圖;
(2)某次實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.18A,電壓表的指針如圖乙所示,則電壓為________V,此時(shí)小燈泡的功率是________W;
(3)正確測(cè)量獲得的伏安特性曲線是下列圖象中的________(填字母).
ABCD
【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)小燈泡電阻較小,采用電流表外接法,因?yàn)橐枥L伏安特性曲線,電壓要從零開始調(diào)節(jié),所以變阻器采用分壓式接法.(2)電壓表讀數(shù)為1.49V,由P=UI得,功率為0.27W.(3)隨著電壓和電流的增大,小燈泡功率增大,溫度升高,電阻值也增大,故圖線如C所示.
【答案】(1)如圖所示
(2)1.48~1.50均可0.27
(3)C
20xx高考物理復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)09描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案新人教版
實(shí)驗(yàn)9描繪小電珠的伏安特性曲線
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br> 1.描繪小電珠的伏安特性曲線.
2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律.
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.測(cè)多組小電珠的U、I的值,并繪出IU圖象.
2.由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系.
三、實(shí)驗(yàn)器材
學(xué)生電源(4~6V直流)或電池組、小電珠(3.8V,0.3A)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、坐標(biāo)紙、導(dǎo)線若干.
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.確定電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路.
2.把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端,接線經(jīng)檢查無(wú)誤后,閉合開關(guān)S.
3.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置,測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I,并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中,斷開開關(guān)S.
U(V)00.20.40.60.81.01.2
I(A)
U(V)1.62.02.42.83.23.64.0
I(A)
4.拆除電路,整理儀器.
(20xx銀川月考)小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓).實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的器材有:電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器(變化范圍0~10Ω)、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干.
I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50
U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00
(1)在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.要求盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差.
(2)在方格圖中畫出小燈泡的UI曲線.
解析:(1)要研究小燈泡的伏安特性曲線,需要電壓從零開始,所以采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法,因?yàn)樾襞莸碾娮韬碗娏鞅淼膬?nèi)阻相接近,所以采用電流表的外接法,如圖所示.
(2)將測(cè)得的數(shù)據(jù)在圖象上用描點(diǎn)法描出來(lái),然后用平滑的曲線連接.
答案:(1)圖見解析(2)圖見解析
一、數(shù)據(jù)處理
1.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸,以I為縱軸,建立坐標(biāo)系.
2.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中,以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜).
3.將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái),就得到小電珠的伏安特性曲線.
二、誤差分析
1.由于電壓表、電流表不是理想電表,電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差.
2.電流表、電壓表的讀數(shù)帶來(lái)誤差.
3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)操作誤差.
三、注意事項(xiàng)
1.電流表外接法:本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小,因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法.
2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接
本實(shí)驗(yàn)要作出UI圖象,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控制電路必須采用分壓接法.
3.保護(hù)元件安全:為保護(hù)元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端.加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓.
(20xx全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性.所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8V,額定電流0.32A);電壓表○V(量程3V,內(nèi)阻3kΩ);電流表○A(量程0.5A,內(nèi)阻0.5Ω);固定電阻R0(阻值1000Ω);滑動(dòng)變阻器R(阻值0~9.0Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)5V,內(nèi)阻不計(jì));開關(guān)S;導(dǎo)線若干.
(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量,畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖.
(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示.由實(shí)驗(yàn)曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”).
(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為________W,最大功率為________W.(結(jié)果均保留兩位小數(shù))
解析:(1)小燈泡的電壓要求從0開始調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,小燈泡的額定電壓超出電壓表的量程,需與R0串聯(lián)后接入電路.電路圖如圖所示.
(2)IU圖象中隨著電流的增大,圖線的斜率變小,小燈泡的電阻增大.根據(jù)電阻定律R=ρLS,得燈絲的電阻率增大.
(3)當(dāng)R=0時(shí),電源路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線甲所示.此時(shí)小燈泡功率有最大值.
當(dāng)R=9Ω時(shí),將R看作電源內(nèi)阻,則等效電源內(nèi)阻為10Ω,其路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線乙所示.此時(shí)小燈泡功率有最小值.
取圖線甲與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn):
U1=3.66V,I1=0.319A,
小燈泡的最大功率P1=U1I1≈1.17W.
取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn):
U2=1.77V,I2=0.222A,
小燈泡的最小功率P2=U2I2≈0.39W.
答案:(1)實(shí)驗(yàn)電路原理如圖所示.
(2)增大增大(3)0.391.17
以本實(shí)驗(yàn)為背景,通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目,不脫離教材而又不拘泥教材,體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn).
1.以實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ),探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系.
2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變遷
3.?dāng)?shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)
采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理.
(20xx廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1Ω)、定值電阻等.
(1)使用多用電表粗測(cè)元件X的電阻.選擇“×1”歐姆擋測(cè)量,示數(shù)如圖(a)所示,讀數(shù)為________Ω.據(jù)此應(yīng)選擇圖中的________(填“b”或“c”)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
(2)連接所選電路,閉合S;滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng),電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”),依次記錄電流及相應(yīng)的電壓,將元件X換成元件Y,重復(fù)實(shí)驗(yàn).
(3)圖(c)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的UI圖線,由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件.
(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21Ω的定值電阻,測(cè)量待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,電路如圖(d)所示.閉合S1和S2,電壓表讀數(shù)為3.00V;斷開S2,讀數(shù)為1.00V,可得E=________V,r=________Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,電壓表為理想電壓表).
解析:(1)因倍率為“×1”,故指針?biāo)傅臄?shù)字即為讀數(shù),為10Ω;由于待測(cè)電阻的阻值比電壓表的內(nèi)阻小得多,故采用電流表外接的方式測(cè)量電阻,即選擇b.
(2)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),由于加在待測(cè)電阻兩端的電壓逐漸增大,故電流表的示數(shù)也逐漸增大.
(3)由圖(a)知,元件X的電流與電壓成正比,故為線性元件;而元件Y的電流與電壓不成正比,故Y是非線性元件.
(4)由圖可知,線性元件的電阻為RX=3.00.3Ω=10Ω,若S1、S2都閉合,則電阻R被短路,電路中的電流I=URX=310A=0.3A,由閉合電路的歐姆定律得E=U+I(xiàn)r,斷開S2后,電流I′=U′RX=110A=0.1A,故E=U′+I(xiàn)′(R+r),兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得:E=3.2V,r=0.50Ω.
答案:(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.50
高考物理第一輪描繪小電珠的伏安特性曲線專項(xiàng)復(fù)習(xí)
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,教師要準(zhǔn)備好教案,這是每個(gè)教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,幫助教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。那么,你知道教案要怎么寫呢?以下是小編為大家收集的“高考物理第一輪描繪小電珠的伏安特性曲線專項(xiàng)復(fù)習(xí)”歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
第六課時(shí):描繪小電珠的伏安特性曲線
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>
通過實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪小燈泡的伏安特性曲線,并分析曲線的變化規(guī)律.
【實(shí)驗(yàn)原理】
在純電阻電路中,電阻兩端的電壓和通過電阻的電流呈線性關(guān)系,也就是U-I曲線是條過原點(diǎn)的直線。但是實(shí)際電路中由于各種因素的影響,U-I曲線就可能不是直線。如圖3-1所示,根據(jù)分壓電路的分壓作用,當(dāng)滑片C由A端向B端逐漸移動(dòng)時(shí),流過小電珠(“3.8V、0.3A”或“4V、0.7A”)的電流和小電珠兩端的電壓,由零開始逐漸變化,分別由電流表、電壓表示出其值大小,將各組I、U值描繪到U--I坐標(biāo)上,用平滑的曲線連接各點(diǎn),即得到小燈泡的伏安特性曲線。金屬物質(zhì)的電阻率隨溫度升高而增大,從而測(cè)得一段金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度發(fā)生相應(yīng)變化。本實(shí)驗(yàn)通過描繪伏安特性曲線的方法來(lái)研究鎢絲燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)阻值的變化,從而了解它的導(dǎo)電特性。
【步驟規(guī)范】
實(shí)驗(yàn)步驟操作規(guī)范
一.連接實(shí)驗(yàn)電路
1.對(duì)電流表、電壓表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零
2.布列實(shí)驗(yàn)器材,接圖3-1連接實(shí)驗(yàn)電路,電流表量程0.6A,電壓表量程3V1.若表針不在零位,用螺絲刀旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零螺釘,使其正對(duì)。
2.電鍵接入電路前,處于斷開位置;閉合電鍵前,滑動(dòng)變阻器的電阻置于阻值最大;電線連接無(wú)“丁”字形接線。
二.讀取I、U數(shù)據(jù)
1.將滑動(dòng)變阻器的滑片C向另一端滑動(dòng),
讀取一組電流表和電壓表的讀數(shù)
2.逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的阻值,在“0~3.8V”或“0~4V”范圍內(nèi)記錄12組電壓值U和相應(yīng)的電流值I
1.使電路中燈泡兩端電壓從0開始逐漸增大,可在伏特表讀數(shù)每增加一個(gè)定值(如0.5V)時(shí),讀取一次電流值,并將數(shù)據(jù)記錄在表中。調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意伏特表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓
2.電流表和電壓表讀數(shù)要有估讀(一般可估讀到最小分度的
三.描繪圖線
將12組U、I值,描繪到I—U坐標(biāo)上,畫出I—U曲線
在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流,橫軸表示電壓,兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理,使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙;要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)。
四.拆除電路,儀器復(fù)原
【注意事項(xiàng)】
1.本實(shí)驗(yàn)中,因被測(cè)小燈泡燈絲電阻較小,因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法.
2.因本實(shí)驗(yàn)要作I-U圖線,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值,因此變阻器要采用分壓接法.
3.電鍵閉合前變阻器滑片位置
4.電鍵閉合后,調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置,使燈泡的電壓逐漸增大,可在伏特表讀數(shù)每增加一個(gè)定值(如0.5V)時(shí),讀取一次電流值,并將數(shù)據(jù)(要求兩位有效數(shù)字)記錄在表中.調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意伏特表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓.U-I圖線在U=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U=1.0V左右測(cè)繪點(diǎn)要密,否則將出現(xiàn)很大誤差.
5.在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流,橫軸表示電壓,兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理,使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙;要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái).
【典型例題】
1.電壓表、電流表的使用
例1:如圖所示,電流表的示數(shù)是A,電壓表的示數(shù)是V
2.伏安法測(cè)電阻的兩種電路
1.2.1兩種電路的誤差分析
○1無(wú)論實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗ㄗ龇蔡匦郧€、測(cè)電阻、測(cè)電功率),只要同時(shí)測(cè)電路元件的電流I和電壓U,I和U兩個(gè)物理量中就只有一個(gè)是真實(shí)值。
○2用伏安法測(cè)電流和電壓的電路有兩種,如圖4AB,其中A是電流表的內(nèi)接,B是電流表的外接。
○3在圖A中是表的作用引起誤差。其中表的讀數(shù)是真實(shí)值,
表的讀數(shù)不是真實(shí)值。用此方法測(cè)電阻,R測(cè)R真(>,<,=),RxRA時(shí)采用此接法誤差較小。此電路適用于測(cè)電阻。
○4在B圖中是表的作用引起誤差。其中表的讀數(shù)是真實(shí)值,
表的數(shù)不是真實(shí)值。用此方法測(cè)電阻,R測(cè)R真(><=),RxRV時(shí)采用此接法誤差較小。此電路適用于測(cè)電阻。
1.2.2選擇電路的兩類方法
①直接比較法:
②測(cè)試判斷法:
3、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)
如圖所示的兩種電路中,滑動(dòng)變阻器(最大阻值為R0)對(duì)負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用,通常把圖2電路稱為限流接法,圖3電路稱為分壓接法.
例2.如圖所示,滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是200歐,定值電阻的阻值R2=300歐,A、B兩端的電壓恒定,且UAB=8V。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),移動(dòng)滑片P,R2兩端的電壓變化范圍是,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),移動(dòng)滑片P,R2兩端的電壓變化范圍是
4.三種元件的伏安特性曲線對(duì)比
(1)金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線
金屬導(dǎo)體滿足歐姆定律:,所以用縱坐標(biāo)表示電壓或電流,橫坐標(biāo)表示電流或電壓,作出的圖線為過原點(diǎn)的直線,其斜率或斜率的倒數(shù)表示電阻。故根據(jù)金屬導(dǎo)體伏安特性曲線可以計(jì)算電阻。
【例題3】如圖為甲、乙兩金屬電阻的伏安特性曲線,某同學(xué)是這樣計(jì)算它們的阻值的:==,你認(rèn)為他的解法對(duì)嗎?如果不對(duì),它們的阻值應(yīng)為多少?
(2)小燈泡的伏安特性曲線
燈泡是利用電流的熱效應(yīng)工作的,隨著加在燈泡上的電壓增大,燈泡中的電流隨之增大,發(fā)熱功率增大,發(fā)熱功率大于散熱功率時(shí),燈絲因溫度升高而電阻增大,在坐標(biāo)系中圖線的點(diǎn)的切線斜率增大,所以小燈泡的伏安特性曲線是非線性的。小燈泡伏安特性曲線如圖所示。
【例題4】某小燈泡的伏安特性曲線如右圖所示,試求燈絲電阻在A、B兩點(diǎn)間因溫度的影響改變了多少?
(3)二極管的伏安特性曲線
對(duì)二極管施加正向偏置電壓時(shí),則二極管中就有正向電流通過(多數(shù)載流子導(dǎo)電),隨著正向偏置電壓的增加,開始時(shí),電流隨電壓變化很緩慢,而當(dāng)正向偏置電壓增至接近二極管導(dǎo)通電壓時(shí)(鍺管為0.2V左右,硅管為0.7V左右),電流急劇增加,二極管導(dǎo)通后,電壓的少許變化,電流的變化都很大。
對(duì)上述二種器件施加反向偏置電壓時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),其反向電壓增加至該二極管的擊穿電壓時(shí),電流猛增,二極管被擊穿,在二極管使用中應(yīng)竭力避免出現(xiàn)擊穿觀察,這很容易造成二極管的永久性損壞。所以在做二極管反向特性時(shí),應(yīng)串入限流電阻,以防因反向電流過大而損壞二極管。二極管(鍺管)伏安特性示意圖如右上圖所示。
【例題5】某同學(xué)對(duì)黑箱(見圖1)中一個(gè)電學(xué)元件的伏安特性進(jìn)行研究。通過正確測(cè)量,他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓Uab(Uab=Ua-Ub)與流過它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律:①當(dāng)-15VUab0V時(shí),I近似為零。②當(dāng)Uab≥0時(shí),Uab和I的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
編號(hào)1234567
Uab/×10-3V0245480650705725745
I/×10-2mA0152560170425750
(1)在圖2中畫出Uab≥0時(shí)該元件的伏安特性曲線。
(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí),該元件具有的特性是__________。