2022年高考物理一轮复习 第9章 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线.docx

1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线目标要求1.会选择实验器材，控制电路及测量电路.2.会根据电路进行正确的实物连线.3.会实验操作，描绘出小电珠的伏安特性曲线实验技能储备1实验原理(1)实验原理图：如图1甲；(2)测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象；(3)由图线的斜率反映电流与电压和电阻的关系图12实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔3进行实验及数据处理(1)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路(2)移动滑动变阻器触头位置，测出12组左

2、右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中(3)数据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角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，得到小电珠的伏安特性曲线4注意事项(1)电路的连接方式：电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝

3、(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差5误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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、作图带来误差考点一教材原型实验例1(2020陕西省黄陵县中学期中)现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V,0.6 W”小灯泡的IU图线，有下列器材供选用：A电压表(03 V，内阻3 k；015 V，内阻10 k)B电流表(00.6 A，内阻0.5 ；03 A，内阻0.1 )C滑动变阻器(10 ，2 A)D滑动变阻器(100 ，1.0

4、A)E蓄电池(电动势6 V，内阻不计)图2(1)为了减小测量误差，图2甲中的S1应接_(填“M”或“N”)，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(2)根据选择的电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需要电路(3)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于_端(选填“A”“B”或“AB正中间”)闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数变化明显，但电流表示数始终为0，则电路故障为_答案(1)MC(2)见解析图(3)A灯泡断路解析(1)由电路图可知，电路采用了滑动变阻器分压式接法；因灯泡电阻较小，故电流表采用外接法，故S1应接在M点；因采用分压式接法，故滑动变阻器采用总阻值较小的C.(2

5、)根据实验原理图画出实物图(3)为了保证实验安全，开始时灯泡两端的电压应为最小，故滑动变阻器的滑片应在A端；由题意可知，电压表示数变化明显，说明电压表与电源相连，且滑动变阻器连接正常，而电流表没有示数说明电路是断开的，由电路图可知，只能是灯泡发生了断路故障1(2020黑龙江大庆一中月考)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为0.5 W，此外还有以下器材可供选择：A直流电源3 V(内阻不计)B直流电流表A1：量程0300 mA(内阻约为5 )C直流电流表A2：量程03 A(内阻约为0.1 )D直流电压表V：量程03 V(内阻约为3 k)E滑动变阻器R1：阻

6、值范围0100 ，额定电流0.5 AF滑动变阻器R2：阻值范围010 ，额定电流2 AG导线和开关实验要求：滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量(1)实验中电流表应选用_(填写仪器前的字母)；(2)在图3甲所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图(虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮)；图3(3)根据实验数据，画出小灯泡的IU图线如图乙所示由此可知，当电压为0.5 V时，小灯泡的灯丝电阻是_.(4)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图中所给出的a、b、c图象中可能正确

7、的是_(选填“a”“b”或“c”)答案(1)B(2)见解析图(3)5.0(或5)(4)b解析(1)小灯泡的额定电流为I A200 mA，电流表选B.(2)因为小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，所以采用电流表外接法；又因为描绘小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的电流和电压必须从零开始调整，所以必须采用分压电路，实验电路如图所示(3)由题图乙得，当电压为0.5 V时，小灯泡的电流为0.1 A，小灯泡的灯丝电阻为R5.0 .(4)由题图乙可知，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡的电阻R增大，小灯泡的功率为P，R增大，斜率减小，b正确，a、c错误考点二拓展创新实验例2(2019广东深圳市4月第二次调研)LED灯的

8、核心部件是发光二极管某同学欲测量一只工作电压为2.9 V的发光二极管的正向伏安特性曲线，所用器材有：电压表(量程3 V，内阻约3 k)，电流表 (用多用电表的直流25 mA挡替代，内阻约为5 )，滑动变阻器(020 )，电池组(内阻不计)，开关和导线若干他设计的电路如图4(a)所示回答下列问题：图4(1)根据图(a)，在实物图(b)上完成连线；(2)调节滑动变阻器的滑片至最_端(填“左”或“右”)，将多用电表选择开关拨至直流25 mA挡，闭合开关；(3)某次测量中，多用电表示数如图(c)，则通过二极管的电流为_ mA；(4)该同学得到的正向伏安特性曲线如图(d)所示由曲线可知，随着两端电压增加

9、，二极管的正向电阻_(填“增大”“减小”或“不变”)；当两端电压为2.9 V时，正向电阻为_ k(结果保留两位有效数字)；(5)若实验过程中发现，将滑动变阻器滑片从一端移到另一端，二极管亮度几乎不变，电压表示数在2.72.9 V之间变化，试简要描述一种可能的电路故障：_.答案(1)连线见解析图(2)左(3)16.0(15.816.2)(4)减小0.15(0.140.16)(5)连接电源负极与滑动变阻器的导线断路解析(1)根据多用电表红黑表笔的接法“红进黑出”可知，黑表笔接二极管，红表笔接滑动变阻器，滑动变阻器采用分压式接法，则连线如图：(2)为保护电路，开关闭合前需将滑动变阻器的滑片置于最左端

10、；(3)多用电表所选量程为25 mA，则电流表读数为 mA16.0 mA(答案在15.816.2 mA范围内均可)；(4)IU图象中，图线上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知，随着电压的增加，斜率逐渐增大，则二极管的电阻逐渐减小；当二极管两端电压为2.9 V时，通过二极管的电流为19.5 mA，则电阻大小为R0.15 k(答案在0.140.16 k范围内均可)；(5)由于二极管的正向电阻约为0.15 k，远大于滑动变阻器的最大阻值，因此若实验中，将滑动变阻器滑片从一端移到另一端，二极管亮度几乎不变，电压表示数在2.72.9 V之间变化，则有可能是滑动变阻器与二极管串联，导致电路

11、中总电阻较大，总电流较小，所以电压表的示数变化较小，故故障可能是连接电源负极与滑动变阻器的导线断路2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(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、滑动变阻器(最大阻值为5 ，额定电流为1 A)、电源、开关、导线等图5(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图5甲所示，读数为_ .(2)现要研究元件X的伏安特性，请你根据所给的实验仪器设计合理的实验电路，把理论电路图画在图乙方框内(3)根据合理的实验电路对元件X进行研究后，将元件X换成元件Y，重复实验根据实验数据作出的UI图线如图丙所示，由图可判断元件_(填“X

12、”或“Y”)是非线性元件答案(1)10(2)见解析图(3)Y解析(2)电压表的内阻远大于待测元件的电阻，可采用电流表外接；滑动变阻器用分压式接法；电路图如图；(3)根据画出的UI图象可知，Y元件的图象为非线性曲线，可知Y为非线性元件3如图6甲为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值图6(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图乙中的导线补充完整提供的器材如下：A磁敏电阻，无磁场时阻值R0140 B滑动变阻器R，最大阻值约20 C电流

13、表A，量程2.5 mA，内阻RA100 D电压表V，量程3 V，内阻约3 kE直流电源E，电动势3 V，内阻不计F开关S，导线若干(2)正确接线后测量数据如下表，请利用表格数据在图7中描点作图：序号123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0.000.300.601.001.201.80图7(3)根据UI图象尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB_ ，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B_ T(结果均保留两位有效数字)答案(1)见解析图(2)见解析图(3)1.41031.2解析(1)采用伏安法测量电阻，由于电流表内阻已知，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法，连接实物图如图所示；(2)根据数据作出的UI图象如图：(3)由UI图象可知，磁敏电阻的阻值RB 1.4103 ；10，由题图甲可知待测磁场的磁感应强度B为1.2 T