(步步高)2019年高三物理二轮练习实验专项(8)描绘小电珠的伏安特性曲线导学案新苏版.doc

(步步高)2019年高三物理二轮练习实验专项（8）描绘小电
珠的伏安特性曲线导学案新苏版
【一】滑动变阻器的限流接法和分压接法 1
接法较节能、 2、两种接法的选择 (1)选择不同接法的原那么
⎩⎪⎨⎪⎧
安全性原则⎩⎪⎨⎪
⎧
不超量程在允许通过的最大电流以内
电表、电源不接反
方便性原则⎩
⎪⎨⎪⎧ 便于调节便于读数经济性原则：损耗能量最小
(2)两种接法的适用条件
①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)、
②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)、
③如果R 很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大、R 很大时，分压式接法中R 几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节、 A 、假设采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即假设滑动变阻器阻值调到最
大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，那么必须选用分压式接法、
B、假设待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻
器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路、
C、假设实验中要求电压从零开始调节，那么必须采用分压式接法、
D、两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、
耗能低、
【二】描绘小电珠的伏安特性曲线
实验目的
1、描绘小电珠的伏安特性曲线、
2、分析小电珠伏安特性曲线的变化规律、
实验原理
1、用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，
I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来、
2、电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻
器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化、
实验器材
小电珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线假设干、坐标纸、铅笔、
实验步骤
1、确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分
压式接法，按图1的原理图连接好实验电路、
图1
2、把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S.
3、移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填
4
数据处理
1、在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系、
2、在坐标纸上描出各组数据所对应的点、(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描
图线充分占据整个坐标纸为宜)
3、将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线、
误差分析
1、由于电压表、电流表不是理想电表，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，要严格按照读数规那么读数、
3、在坐标纸上描点、作图带来操作误差、
考前须知
1、电路的连接方式
(1)电流表应采用外接法，因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与0～0.6A的电流
表串联时，电流表的分压影响很大、
(2)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零开始连续变化.
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零的一端，使开关闭
合时小电珠的电压从零开始变化，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、I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U0＝1.0V左右描点要密，以防出
现较大误差、
4、电流表选择0.6A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即假设使用
“3.8V,0.3A”的小电珠，选用电压表的15V量程；假设使用“2.5V,0.6A”的小电珠，那么选用电压表的3V量程、
5、当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关、
6、误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线、
实验改进
一种测小电珠的电阻的准确方法
实验原理：如图2所示，两个电压表完全相同且内阻很大、移动滑动触头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，那么电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动触头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数、在坐标纸上画出R－U图线，并分析R随U变化的规律、
图2
在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确.上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便.
记忆口诀
电路连接是关键，先串后并把线连,
滑动变阻要分压，A表外接减误差,
电压从零开始调，U－I坐标连曲线,
连好曲线细研究，得出规律记心间.
例1图3中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I－U特性曲线的实验器材、
(1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整、
图3
(2)开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________、(选填“A端”、“B 端”或“AB中间”)
图4
(4)假设小灯泡灯丝在27°C时电阻值约为1.5Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温
度成正比，试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为______°C.(保留三位有效数字)
例2某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线，实验室提供以下器材：
A、电压表V(量程为0～5V，内阻约5kΩ)
B、电流表A1(量程为0～25mA，内阻约为0.2Ω)
C、电流表A2(量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω)
D、滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流1.5A)
E、滑动变阻器R2(0～1000Ω，额定电流0.5A)
F、定值电阻R0(R0＝1000Ω)
G、直流电源(电动势6V，内阻忽略不计)
H、电键一个、导线假设干
(1)该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路，得到热敏电阻电压和电
0.0 1.6 5.88.011.8
图5
(2)由此曲线可知，该热敏电阻的阻值随电压的增大而________(选填“增大”或“减小”)、该同学选择的电流表是________(选填“B”或“C”)，选择的滑动变阻器是________(选填“D”或“E”)、
(3)请在虚线框中画出该同学完成此实验的电路图(热敏电阻符号为)
23.实验电路设计的思路与方法
电路设计也是高考实验题中常考题型之一、首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等、其设计原那么是：安全、方便、经济、任何实验电路都由测量电路和控制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电路由变阻器、开关、电源构成、在测量电路中，一般由电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻R x的关系，其中R0＝R A R V，假设R x>R0，那么设计为内接；假设R x<R0，
那么设计为外接；假设电表量程不合适，往往还要用定值电阻对电表进行改装、在控制电路中，变阻器有分压式、限流式两种接法，假设变阻器阻值较小，一般设计为分压式；假设变阻器阻值较大，一般设计为限流式，在二者都可行时，应先考虑限流方式，但下面三种情形必须设计为分压式接法：①数据要求从0开始；②变阻器阻值太小、限流限不住；③变阻器调节时，不能获取有区分度的多组数据、
例3某同学为了描绘一个标有“12V,6W”的小灯泡的伏安特性曲线，他到实验室寻找到了一些仪器，但没找到电压表，找到的器材规格如下：
A、电流表A1(0～0.5A，内阻为0.5Ω)
B、电流表A2(0～0.6A，内阻约为0.3Ω)
C、电阻箱R1(0～9999.9Ω，最小调节量0.1Ω)
D、电阻箱R2(0～99.9Ω)，最小调节量0.1Ω)
E、滑动变阻器R3(0～50Ω，额定电流为1.5A)
F、滑动变阻器R4(0～5Ω，额定电流为3A)
G、16V直流电源
H、开关、导线假设干，待测灯泡
利用现有器材，结合所学知识，请你替这位同学设计本实验、
(1)画出实验原理图；
(2)以上器材中电阻箱应选用________，滑动变阻器应选用________(填代号)、
(3)写出小灯泡两端电压的表达式，并说明式中符号的意义：
_______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________. 1、描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图6所示，所用小
电珠的额定电压是3.8V、关于该实验的系统误差，以下说
法中正确的选项是()
A、系统误差主要是由电压表的分流引起的
B、系统误差主要是由电流表的分压引起的图6
C、系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的
D、系统误差主要是由读数时的估读引起的
2、为探究小电珠L的伏安特性，连好如图7所示的电路后闭合开关S，通
过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电
珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是
图中的()
图7
3、在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额
定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线、要求能测出尽可能多组数据、图8是没有连接完整的实物电路、(已连接好的导线有a、
b、c、d、e、f六根)
图8
(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；
(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示
数，电流表几乎不偏转，那么故障的原因可能是________________________________ _____________________________________________________________________；
(3)排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯
泡的额定功率，应将滑片P向____端滑动(选填“左”“右”)；
(4)通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如
图9所示的U－I图象、根据U－I图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是________W；
图9
(5)图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______________________________
_______________________________________________________________________.
4、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6V1.5W”字样的小电珠、导
线和开关外，还有以下器材：
A、直流电源(6V，内阻不计)
B、直流电流表(量程为3A，内阻0.1Ω以下)
C、直流电流表(量程为300mA，内阻约为5Ω)
D、直流电压表(量程为10V，内阻约为15kΩ)
E、滑动变阻器(10Ω，2A)
F、滑动变阻器(1kΩ，0.5A)
实验要求小电珠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______，滑动变阻器应选用______、(均用序号表示)
(2)在虚线框内画出实验电路图、
(3)试将如图10所示的器材连成实物电路、
图10
图11
5、发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件、它的电路符号如图11所示，
正常使用时,带“＋”的一端接高电势，带“－”的一端接低电势,某同学用实验方法
.
V：内阻R V约为10kΩ，电流表mA：内阻R A约为100Ω)
(2)在图12中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线、
图12
(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端
电压的关系：__________________________________________________________ ______________________________________________________________________.
6、(2017·福建·19(2))某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验
中：
(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，那么应将选择开关
旋至________挡进行测量、(填选项前的字母)
A、直流电压10V
B、直流电流5mA
C、欧姆×100
D、欧姆×1
(2)该同学采用图13所示的电路进行测量、图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20Ω，
额定电流1.0A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6V，电阻20kΩ)，为电流表(量程0.6A，内阻1Ω)，E为电源(电动势8V，内阻不计)，S为开关、
图13
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最______端；(填“左”
或“右”)
Ⅱ.在实验过程中，各元件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压
表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连
接好；(图中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格
Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图14所示，那么
小
电珠的电阻值随工作电压的增大而________、(填“不变”、“增
大”或“减小”)图14
答案
课堂探究
例1(1)如下图
(2)A端
(3)如下图
(4)1.64×103(1.58×103～1.65×103均对)
例2(1)如下图所示(2)减小BD
(3)如下图
例3(1)如下图
(2)R1R4
(3)(I2－I1)R1－I1R A1
I1、I2分别是A1、A2的读数，R1、R A1分别是R1、A1的阻值随堂训练
1、A2.C
3、(1)连线如下图
(2)c段导线断路或灯泡损坏
(3)右(4)0.5(5)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大
4、(1)CE(2)(3)见解析图
5、(1)实验电路图如下图
(2)伏安特性曲线如下图
(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小6、(1)D(2)Ⅰ.左Ⅱ.15(或51)Ⅲ.增大。