《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗增分 專題9 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗增分 專題9 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 實驗九　描繪小電珠的伏安特性曲線 考綱要求 考情分析 命題趨勢 描繪小電珠的伏安特性曲線 2017·全國卷Ⅰ，23 2016·天津卷，9(3) 高考對本實驗的考查主要側(cè)重于以下四個方面：1.伏安法測電阻電路連接形式(電流表內(nèi)接、外接)的確定：2.控制電路的確定(分壓式)，3.實驗儀器的選擇；4.實驗原理的理解及其創(chuàng)新(注意結(jié)合電源的U－I圖線考查工作點(diǎn)問題) 知識梳理·夯實基礎(chǔ) 一、實驗流程 二、注意事項 1．電流表外接法 本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小．因此測量電路必須采用電流表外接法． 2．滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實驗要做出U－I圖象，要求

2、測出一組包括零在內(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． 三、誤差分析 1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值． 2．測量時讀數(shù)帶來誤差． 3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差． 核心考點(diǎn)·分層突破 考點(diǎn)1　電路設(shè)計和實驗原理 [例1](2017·全國卷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3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表V(量程3 V，

3、內(nèi)阻3 kΩ)；電流表A(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干． (1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖． (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖甲所示． 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻__增大__，燈絲的電阻率__增大__.(均選填“增大”“不變”或“減小”) (3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖乙所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率．閉合開

4、關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為__0.39__W，最大功率為__1.17__W.(結(jié)果均保留兩位小數(shù)) 解析　(1)要實現(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，則滑動變阻器需要設(shè)計成分壓接法；電壓表V應(yīng)與固定電阻R0串聯(lián)，將量程改為4 V．由于小燈泡正常發(fā)光時電阻約為12 Ω，所以需將電流表外接． (2)由小燈泡伏安特性曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻增大．根據(jù)電阻定律可知，燈絲的電阻率增大．(3) 當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0 Ω時，流過小燈泡的電流最小，小燈泡的實際功率最小，把滑動變阻器視為等效電源內(nèi)阻的一部分，在題圖甲中畫出等效電源E′0(電

5、動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達(dá)式為U＝4－10I(V)，圖線如圖中Ⅰ所示，故小燈泡的最小功率為Pmin＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W．當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時，流過小燈泡的電流最大，小燈泡的實際功率最大，在題圖甲中畫出電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達(dá)為為U＝4－I(V)，圖線如圖中Ⅱ所示，故小燈泡的最大功率為Pmax＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W. 考點(diǎn)2　數(shù)據(jù)處理和誤差分析 [例2]某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大?。畬嶒炂鞑娜鐖D甲所示，現(xiàn)

6、已完成部分導(dǎo)線的連接． (1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接； (2)某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為__0.44__A； (3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將__4__只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為__2.25__W.(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 解析　(1)連線如圖所示． (2)由圖知電流表量程為0.6 A，所以讀數(shù)為0.44 A；(3)電源內(nèi)

7、阻為1 Ω.所以當(dāng)外電路總電阻等于電源內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，即小電珠的總功率最大，此時外電路電壓等于內(nèi)電壓等于1.5 V．由圖丙知當(dāng)小電珠電壓等于1.5 V時電流約為0.38 A，此時電阻約為R＝＝3.95 Ω≈4 Ω，并聯(lián)后的總電阻為1 Ω，所以需要4個小電珠并聯(lián)，小電珠消耗的總功率為P＝＝ W＝2.25 W. 考點(diǎn)3　實驗改進(jìn)與創(chuàng)新 　本實驗的創(chuàng)新改進(jìn)之處主要集中在三點(diǎn)： 1．?dāng)?shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)：采取“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理． 2．被測元件的變更：探究其他元件的伏安特性． 3．實驗?zāi)康淖兏喝缣骄吭碾娮桦S溫度變化的規(guī)律． [例3]某實驗小組研究兩個

8、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3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1 Ω)、定值電阻等． (1)使用多用電表測元件X的電阻．選擇“×1”歐姆檔測量，示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為__10__Ω.據(jù)此應(yīng)選擇圖中的__乙__(選填“乙”或“丙”)電路進(jìn)行實驗． (2)連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸__增大__；(選填“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)試驗． (3)圖丁是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U－I圖線．由圖可判斷元件__Y__(選填“X”或“Y”)是非線性元件． (4)該小組還借助X和Y中的線

9、性元件和阻值R＝21 Ω的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r.電路如圖戍所示．閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V，利用圖丁可算得E＝__3.2__V，r＝__0.50__Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表) 解析　(1)歐姆表的讀數(shù)R＝示數(shù)×倍率，得R＝10 Ω；根據(jù)實驗電路產(chǎn)生誤差的原因知應(yīng)選用電流表外接，故選擇乙電路進(jìn)行實驗． (2)滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，R左增大，待測電阻兩端的電壓增大，所以電流表的示數(shù)增大． (3)根據(jù)伏安特性曲線知，X為線性元件，Y為非線性元件，且RX＝10 Ω. (4)由閉合電路歐姆定律

10、S1、S2均閉合，有U1＝RX， S1閉合，S2斷開，有U2＝RX， 解以上兩式得 r＝0.50 Ω，E≈3.2 V. 對應(yīng)演練·遷移運(yùn)用 1．為了測量一個“12 V　5 W”的小電珠在不同電壓下的功率，給定了以下器材 電源：12V，內(nèi)阻不計； 電流表：0～0.6A,0～3A，內(nèi)阻可忽略； 電壓表：0～3 V,0～15 V，內(nèi)阻很大； 滑動變阻器：阻值范圍0～20 Ω，允許最大電流1 A； 開關(guān)一個，導(dǎo)線若干． 實驗時要求加在電阻兩端的電壓可從0調(diào)到12 V. (1)將圖甲中的實物圖連接完整． (2)某位同學(xué)測得小電珠的伏安特性曲線如圖乙所示，某次測量時，小電珠電

11、流大小為0.40 A，則此時加在它兩端的電壓為__6.0__V，此時小電珠的實際功率為__2.4__W. 解析　(1)由于要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法．又因電流表內(nèi)阻可忽略．電壓表內(nèi)阻很大，則電流表采用內(nèi)接法、外接法均可以，實物連接如圖． (2)由I－U圖線得，當(dāng)I＝0.40 A時，U＝6.0 V，故小電珠的實際功率為P＝IU＝2.4 W. 2．圖甲是小紅同學(xué)在做“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖． (1)根據(jù)圖甲畫出實驗電路圖； (2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表(①②)與電壓表(③④)的示數(shù)如圖乙中的①、②、③、④所示，電流表量程為0

12、.6 A，電壓表量程為3 V．所示讀數(shù)為①__0.10_A__、②__0.24_A__、③__2.00_V__、④__0.27_V__.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為__2.7(±0.1)Ω__和__8.3(±0.1)Ω__. 解析　(1)實驗電路圖如圖所示． (2)電流表量程為0.6 A，每一小格代表0.02 A，讀數(shù)時估讀到精度的本位即可；電壓表量程為3 V，每一小格代表0.1 V，讀數(shù)時估讀到精度的下一位．讀數(shù)分別為①0.10 A、②0.24 A、③2.00 V、④0.27 V，應(yīng)用R＝求電阻時，電流為0.10 A時對應(yīng)的電壓為0.27 V；電流為0.24 A時對應(yīng)的電壓為2.00 V

13、，求得的兩組數(shù)據(jù)對應(yīng)的電阻分別為2.7 Ω和8.3 Ω . 3．(2018·陜西部分學(xué)校摸底檢測)某同學(xué)利用如下實驗器材“研究小燈泡的伏安特性曲線”：電源(電動勢3 V，內(nèi)阻可忽略不計)、滑動變阻器(最大阻值10 Ω)、電壓表、電流表、開關(guān)、小燈泡、導(dǎo)線若干． (1)實驗過程中某次實驗時電壓表、電流表的指針如圖甲所示，則電壓表讀數(shù)為__1.20__V，電流表讀數(shù)為__0.40__A． 甲 (2)根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)作出小燈泡的U－I圖象如圖乙所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而__增大__.(選填“增大”“減小”或“不變”) (3)用鉛筆在圖丙中把缺少的導(dǎo)線補(bǔ)全，連接實驗電路．

14、(4)若正確連線后，合上開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，小燈泡不能完全熄滅，其他完全正常，則可判斷是導(dǎo)線__EN__(選填接線柱字母，如“GH”)發(fā)生斷路；此時的電路中，小燈泡可能獲得的最小功率是__0.13(0.12～0.14均可)__W.(保留兩位有效數(shù)字) 乙　　　　　　　　　　　　丙 解析　(1)電壓表示數(shù)為12.0×0.1 V＝1.20 V，電流表示數(shù)為20×0.02 A＝0.40 A．(2)根據(jù)題圖乙可知，隨著電壓升高，小燈泡的電阻增大．(3)研究小燈泡的伏安特性曲線，電壓應(yīng)從零開始，因而滑動變阻器采用分壓接法．小燈泡電阻較小，電流表采用外接法．實物圖連接見答圖甲．(4)正確連

15、線后，移動滑動變阻器的滑片，小燈泡不能完全熄滅，則可能是導(dǎo)線EN斷路．EN導(dǎo)線斷路后，當(dāng)滑動變阻器的阻值全部連入電路，電流最小，小燈泡的功率最?。藭r把滑動變阻器的阻值作為電源內(nèi)阻，在小燈泡的U－I圖線中畫出等效電源的U－I圖線，兩圖線的交點(diǎn)即為小燈泡功率最小時的工作狀態(tài)點(diǎn)(如答圖乙)，由圖線可知P＝0.26×0.50 W＝0.13 W. 4．(2017·廣東惠州調(diào)研)測繪一個標(biāo)有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V并便于操作．已選用的器材有： 電池組(電動勢為4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)； 電流表(量程為0～250 mA，內(nèi)阻約5 Ω)；

16、 電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電鍵一個、導(dǎo)線若干． (1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的__A__.(選填字母代號) A．滑動變阻器(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) B．滑動變阻器(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A) (2)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖__B__.(選填字母代號) (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示．如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為5 Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是__0.1__W. 解析　(1)描繪小燈泡伏安特性曲線實驗要求電壓調(diào)節(jié)范圍大，因此滑動變阻器采用分壓式，為使調(diào)節(jié)過程中電壓變化盡可能均勻，選用最大阻值較小的滑動變阻器A． (2)由于小燈泡的電阻比較小，因此電流表采用外接法，選用B圖． (3)畫出電源的伏安特性曲線，如圖所示，兩個圖線的交點(diǎn)即為小燈泡接在電源兩端時小燈泡中的電流與小燈泡兩端的電壓，U＝1.0 V，I＝0.10 A，因此小燈泡消耗的功率為P＝UI＝0.1 W. 9