高考物理一轮复习第八章恒定电流实验九课件

热点二 实验的拓展与创新 在本实验电路的基础上，进行改进拓展，常见的命题角度有： 1．改变实验电路：如[例 2]中，在电表内阻已知的情况下，利 用定值电阻改装电表量程． 2．改变实验目的：如[变式训练]中，研究电阻的电功率． 3．改变被测元件 采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．
图(a) 图(b) 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 ________( 增大 填 “增大”“不变”或“减小”) ，灯丝的电阻率 ________( 增大 填“增 大”“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源 E0(电动势 4 V，内阻 1.00 Ω)和题给器材连接成 图(b)所示的电路，调节滑动变阻器 R 的阻值， 可以改变小灯泡的实 际功率．闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为 0.39 ________W ，最大功率为________W ．(结果均保留 2 位小数) 1.17
实验基础· 理解落实
●注意事项 1．电流表外接法：本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．电表内阻对电路的影响会带来误差． 2．电流表、电压表的读数带来误差． 3．在坐标纸上描点、作图带来误差．
热点定位· 重点透析 热点一 教材原型实验 1 有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样， 现在要用伏安法 描绘这个电珠的 I－U 图线．有下列器材供选用： A．电压表(0～5 V，内阻 10 kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻 20 kΩ) C．电流表(0～0.3 A，内阻 1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻 0.4 Ω) E．滑动变阻器(5 Ω，1 A) F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
U2 (3)小电珠内阻 R＝ P ＝8 Ω，电压表内阻远大于小电珠内阻， 应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示．
反思总结 电压表、电流表的选取： 选取电压表、电流表时考虑到安全性、准确性等因素，一般电 2 流表和电压表的“合适量程”应该是使指示值接近满偏值的3为好.
【变式训练】 (2017· 新课标全国卷Ⅰ，23)某同学研究小灯泡 的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡 L(额定电压 3.8 V，额定电 流 0.32 A)；电压表 (量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程 0.5 A， 内阻 0.5 Ω)； 固定电阻 R0(阻值 1 000 Ω)； 滑动变阻器 R(阻值 0～9.0 Ω)；电源 E(电动势 5 V，内阻不计)；开关 S；导线若干． (1)实验要求能够实现在 0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进 行测量，画出实验电路原理图．
(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．
B (2)该同学描绘出的 I－U 图象应是下图中的__________ ．
A
B
CDLeabharlann 【解析】 描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽 量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1 量程偏小， 直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用 V2、A2 测量灯 泡的电压、电流时，读数不够精确．题目中给了滑动变阻器和几个 定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量 程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线． (1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2 的阻值太大，调节 不灵敏，故选 R1.与电流表 A1 并联的电阻：由于 A1 的内阻为 10 Ω， 若选 R4 为并联电阻，则量程为 0～0.4 A，若并联阻值过小，电流表 读数偏小，读数欠精确．与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应 该与电压表 V1 的内阻具有可比性，故选择 R5 作为分压电阻，此时 量程为 0～4 V.
图见解析
【解析】 (1)因小电珠的额定电压为 4 V，为保证安全，选用 的电压表量程应稍大于 4 V，但不能大太多，量程太大则示数不准 确，故选用 0～5 V 的电压表，故选 A；由 P＝UI 得，小电珠的额 P 定电流 I＝U＝0.5 A，故应选择 0～0.6 A 量程的电流表，故选 D. (2)由题意可知，电压从零开始变化，并要求多测几组数据，故 只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动 变阻器，故选 E.
例 2 (2016· 天津卷)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 V1(量程 0～3 V，内阻等于 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0～15 V，内阻等于 15 kΩ) 电流表 A1(量程 0～200 mA，内阻等于 10 Ω) 电流表 A2(量程 0～3 A，内阻等于 0.1 Ω) 滑动变阻器 R1(0～10 Ω，额定电流 2 A) 滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，额定电流 0.5 A) 定值电阻 R3(阻值等于 1 Ω) 定值电阻 R4(阻值等于 10 Ω) 定值电阻 R5(阻值等于 1 kΩ) 电源 E(E＝6 V，内阻不计)
解析：(1)小灯泡的电压要求从 0 开始调节，滑动变阻器采用分 压式接法， 小灯泡的额定电压超出电压表的量程， 需与 R0 串联后接 入电路．电路图如图所示． (2)I－U 图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的 L 电阻增大．根据电阻定律 R＝ρS ，得灯丝的电阻率增大．
(3)当 R＝0 时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所 示．此时小灯泡功率有最大值． 当 R＝9 Ω 时，将 R 看作电源内阻，则等效电源内阻为 10 Ω， 其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示．此时小灯泡功率有最 小值． 取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点： U1＝3.66 V，I1＝0.319 A， 小灯泡的最大功率 P1＝U1I1≈1.17 W. 取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点： U2＝1.77 V，I2＝0.222 A， 小灯泡的最小功率 P2＝U2I2≈0.39 W.
(1)实验中电压表应选用________ ， 电流表应选用________ ． (用 A D 序号字母表示) (2)为使实验误差尽量减小， 要求电压从零开始变化且多取几组 数据，滑动变阻器应选用________ E ．(用序号字母表示) (3)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图， 并把图中所示的 实验器材用实线连接成相应的实物电路图．