高考物理一轮总复习 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线课件

接法内接法外接法电路图误差原因电流表分压，U测＝Ux＋UA电压表分流，I测＝Ix＋IV实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线一、伏安法测电阻1．伏安法测电阻的两种电路形式比较1接法内接法外接法电阻测量值R测＝Rx＋RA＞Rx测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件RA≪Rx，Rx为大电阻；RxRARVRV≫Rx，Rx为小电阻;RxRARV续表R测＝RVRxRV＋Rx＜Rx2控制方式限流式分压式电路组成电压调节范围0≤UL≤E2.两种控制电路(1)两种控制电路比较.RLRL＋R0E≤UL≤E3控制方式限流式分压式电流调节范围闭合开关前触头应处位置b端a端比较①分压电路调节范围较大②限流电路能耗较小续表ERL＋R0≤IL≤ERL0≤IL≤ERL4(2)两种控制电路的选择．①下列三种情况必须选用分压式接法．a．要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)．b．当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若用限流法，RL两端电压变化不明显)．c．若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法．5②下列情况可选用限流式接法．a．测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法．b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法．c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法．63．器材的选择(1)选择原则．①安全原则：不超过各仪表、元件允许的最大电流．组数据，要求电表示数在大范围内可调；选内阻较大的电压表、内阻较小的电流表．③能耗少的原则：变阻器通常选限流接法，选择最大阻值与待测电阻的阻值比较接近且稍大一些的．变阻器分压接法时，选阻值较小而额定电流较大的．②准确原则：减少误差．各电表示数不少于量程的13；测多7(2)选择步骤．①估算电流和电压的最大值，确定实验器材中的电压表和电流表．②根据待测电阻的大约值确定滑动变阻器，选择最大值与待测电阻差不多的滑动变阻器．③根据待测电阻的阻值大小确定安培表的内外接，根据实验要求确定滑动变阻器的接法，画出实验电路图．4．实物连线：从电源的正极出发，将串联部分电路连接好，注意电表的量程问题，最后连上电压表．连线后需要检查电表的正负极，检查电流是否从正极流入，从负极流出．连线一律连在接线柱上，不交叉．8【跟踪训练】1．用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：A．待测电阻Rx(阻值约5Ω，额定功率为1W)B．电流表A1(量程0～0.6A，内阻为0.2C．电流表A2(量程0～3A，内阻为0.05Ω)Ω)D．电压表V1(量程0～3V，内阻为3kΩ)E．电压表V2(量程0～15V，内阻为15kΩ)F．滑动变阻器R0(0～50Ω)G．蓄电池(电动势为6V)、开关、导线9(1)为了较准确测量Rx阻值，电流表、电压表应选______(填器材前面的选项字母)．(2)在下面的虚线框内画出实验电路图.解析：待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U＝PR＝1×5V＝2.2VI＝PR＝15A＝0.45A则电流表应选A1，电压表应选V1.10又RARV＝0.2×3000Ω＝24.5Ω＞Rx,则电流表须外接．因为滑动变阻器的总阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin＝ERx＋R＝65＋50A＝0.11A＜I额，故可用限流电路．电路如图25所示.图25答案：(1)B、D(2)如图25所示．112．有一只电阻Rx，其阻值大约在40～50Ω之间，需要进一步测定其阻值．现有的器材有：①电池组E(电动势9V，内阻约为0.5Ω)②伏特表V(量程0～10V，内阻约20kΩ)③毫安表A1(量程0～50mA，内阻约20Ω)④毫安表A2(量程0～300mA，内阻约4Ω)⑤滑动变阻器R1(0～100Ω，额定电流1A)⑥滑动变阻器R2(0～1700Ω，额定电流0.3A)⑦电键一只，导线若干12有两种可供选择的电路如图S8－1甲、乙所示．实验中要求多测几组电流、电压值．甲A2R1图S8－1为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器要便于调节，在实验中应选图______所示的电路，应选代号为______的毫安表和代号为______的滑动变阻器．该实验的系统误差主要是由____________引起的，这个因素总是使实验的测量值比真实值偏______．小电压表分流13二、描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线1．实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．2．实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化．对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍．它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的．本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值的变化，从而了解它的导电特性．143．实验器材：小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线、坐标纸．4．实验步骤(1)按电路图连接好电路．实验电路图如图S8－2所示；实物接线图如图S8－3所示．图S8－2图S8－315(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组U、I值，记录于表格．(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的U、I值，记录于表格．(4)断开电键，整理好器材．(5)在坐标纸上以I为横轴，以U为纵轴，并选取适当的单位．(6)用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置．(7)用平滑曲线将各点依次连接起来．16次数n1234567891011电压U电流I(8)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律．记录表格：5.实验注意事项对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：图线应为一条过原点的直线．但由于小灯泡的灯丝在其两端(1)对一纯电阻用电器,有I＝UR.因此，当R为定值时，I－U17电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近2000℃，灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线．(2)实验用的小灯泡通常为“3.8V0.3A”一类小电珠，其在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法．(3)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接．18【跟踪训练】不亮乙11.9Ω3．(2010年湛江二模)某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，误将电流表和电压表接成如图S8－4所示的电路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是_______．若本实验给定电压表(内阻约为5kΩ)、电流表(内阻约为4Ω)、滑动变阻器、电源、开关、小灯泡(额定电压3.8V)及导线若干，要求小灯泡的电压从零开始增大，实验应选择图S8－5中的电路图是________．该同学描出的伏安特性曲线如图S8－6所示，从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压的增大而________________,当给小电灯泡加额定电压3.8V时，其电阻为________(结果保留三位有效数字).逐渐增大(或增大)19S8－4S8－5S8－6204．某学习小组要描绘一只小电珠(2.5V0.5A)的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：A．电源E(电动势为3.0V，内阻不计)B．电压表V1(量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ)C．电压表V2(量程为0～15.0V，内阻约为6kΩ)D．电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为1Ω)E．电流表A2(量程为0～100mA，内阻约为2Ω)F．滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)G．滑动变阻器R2(最大阻值2kΩ)21U/V00.511.522.5I/A00.170.300.390.450.49(1)为了减小实验误差,实验中电压表应选择____，电流表应选择_____，滑动变阻器应选择_____．(填器材前面的选项字母)(2)为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，并画在虚线框中．(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线．22图S8－7(4)如果用一个电动势为1.5V、内阻为3Ω的电源与该小电珠组成电路，则该小电珠的实际功率为______________(结果保留两位有效数字)．23解析：因为电压要求范围宽，滑动变阻器选用分压式接法；电压表、电流表选择时，在保证安全的前提下，选用小量程电I－U图线与小电珠的伏安特性曲线相交．答案：(1)BDF(2)如图26所示．图26图27表；由于RRARV，用外接法；计算实际功率时应画电源的(3)如图27所示．(4)0.19W(0.18～0.20W均可)24题型1伏安法测电阻的综合运用【例1】伏安法测电阻时，使用的电源电压是3V，电压表有0～3V和0～15V两个量程，电流表有0～0.6A和0～3A两个量程，估计待测电阻的阻值约为10Ω.则电压表应选择量程____________，电流表应选择量程__________．(1)此实验的原理是______________________．(2)在虚线框内画出实验电路图，并把图S8－8的实物对应连接起来．25图S8－8(3)实验中应测量的物理量是____________和__________，分别用__________和________测量．(4)连接电路时，开关应______，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于______(填“左”或“右”)端，滑动变阻器的作用是__________________________．26(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图S8－9所示，该次实验测得的电阻Rx为______Ω.图S8－9(6)如果要使电流表的示数变为0.4A，滑动变阻器滑片应向实物图中的________(填“左”或“右”)端移动，此时电压表示数为__________V.27(7)若实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数却有明显偏转(示数较大)，则电路中发生故障的原因是_____________________________.(2)因为是测小电阻，故电流表采用外接法，电流、电压测量没要求，故滑动变阻器采用限流接法．解析：根据电源电动势可知电压表应选量程3V，由I＝UR可知电流表应选量程0.6A.(1)根据部分电路欧姆定律I＝UR得R＝UI.28(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻值变化大的方向移动，此时电压表示数为U＝IR＝2V.(7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱接触不良．答案：0～3V0～0.6A(5)电压表的示数为2.40V，电流表的示数为0.48A，由R＝UI得Rx＝5Ω.(1)部分电路的欧姆定律(或R＝UI)29(2)如图28所示．图28(3)电阻两端电压通过电阻的电流电压表电流表(4)断开左改变被测电阻两端电压(5)5(6)左2(7)待测电阻两端接线柱接触不良30【触类旁通】1．给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可忽略不计)、一个开关、一个已知阻值的电阻R和导线若干，如何测出未知电阻Rx?(1)画出你设计的电路图；(2)简要说明测量步骤；(3)写出Rx的表达式．31解：(1)如图29所示．图29(2)把Rx与已知阻值的电阻R并联在电路中，用电流表分别测出通过Rx及已知阻值R的电流Ix和I.(3)Rx＝IIx·R.32题型2描绘小电珠的伏安特性曲线【例2】(2010年盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图S8－10所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：