【实验优化演练优化方案】2016届高三物理大一轮复习课件：实验八描绘小电珠的伏安特性曲线

第七章恒定电流第七章恒定电流实验八描绘小电珠的伏安特性曲线第七章恒定电流第七章恒定电流一、实验目的1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式．2．掌握伏安特性曲线的描绘方法．3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．二、实验原理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．第七章恒定电流三、实验器材小电珠“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．四、实验步骤1．画出电路图(如实验原理图所示)．2．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实验原理图所示的电路．第七章恒定电流3．测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．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．(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．第七章恒定电流一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较电路图负载R上电压的调节范围负载R上电流的调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ERRER＋R0≤U≤E0≤U≤E第七章恒定电流二、两种接法的选择1．限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压．2．要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法．三、误差分析1．电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大．2．测量时读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．第七章恒定电流四、注意事项1．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接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．3．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．4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．第七章恒定电流考点一器材、电路的选择和数据分析考点二对电路的连接和实验原理的考查第七章恒定电流考点一器材、电路的选择和数据分析(2013·高考天津卷)要测绘一个标有“3V0.6W”小电珠的伏安特性曲线，电珠两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表(量程为0～250mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；电键一个、导线若干．第七章恒定电流(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_________(填字母代号)．A．滑动变阻器(最大阻值20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．AB第七章恒定电流(3)实验得到小电珠的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小电珠接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小电珠消耗的功率是________W.0.1第七章恒定电流[解析](1)测绘小电珠的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的A.(2)因为小电珠两端的电压由零逐渐增加到3V，故滑动变阻器应采用分压接法．电珠的电阻R＝U2P＝15Ω，额定电流I＝PU＝0.2A，由R＝15ΩRARV＝15000Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.第七章恒定电流(3)在电珠的I－U图上作出电源的I－U图线，交点坐标即为这个电源给这个电珠供电时的电压和电流，此时P电珠＝IU＝0.10×1.0W＝0.1W.第七章恒定电流(2015·云南统测)在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I－U坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图甲所示．(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路．考点二对电路的连接和实验原理的考查第七章恒定电流[答案]电路图、实物图如图所示第七章恒定电流(2)根据图甲所示，可确定小电珠的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________．(3)将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路．电源电动势为6.0V，内阻为1.0Ω.若电路中的电流为0.40A，则定值电阻R所消耗的电功率为________W.D0.64第七章恒定电流[解析](1)由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小电珠电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法．(2)随着电压或电流的增大，小电珠的电阻增大，小电珠的电功率与电压或电流的关系分别为P＝U2R或P＝I2R，所以P－U2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠电阻的倒数)应不断减小，P－I2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠的电阻)不断增大，D正确．(3)由小电珠的伏安特性曲线可知，电流I＝0.40A时，小电珠两端电压UL＝4V，由欧姆定律可知，内电压U′＝Ir＝0.4V，由闭合电路欧姆定律可知定值电阻两端电压UR＝E－UL－U′＝1.6V，所以定值电阻消耗的电功率P＝URI＝0.64W.第七章恒定电流本实验的创新改进之处主要集中在两点：1．数据处理方式的改进：采取“DIS”数字化实验系统进行数据的采集和处理．2．被测元件的变更：探究其他元件的伏安特性，或其电阻随温度变化的规律．第七章恒定电流(2015·石家庄模拟)为了探究某电阻Rt在不同温度下的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路，其中A为内阻不计、量程为3mA的电流表，E1为电动势为1.5V、内阻约为1Ω的电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，S为单刀双掷开关．(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个：RA(0～150Ω)，RB(0～500Ω)，本实验中滑动变阻器R1应选用__________(填“RA”或“RB”)．RB第七章恒定电流(2)完成下面实验步骤：①调节温度，使Rt的温度达到t1；②将S拨向接点1，调节________，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；③将S拨向接点2，调节________，使电流表的读数仍为I，记下此时电阻箱的读数R0，则当温度为t1时，电阻Rt＝_____________；④改变Rt的温度，重复步骤②③，即可测得电阻Rt的阻值随温度变化的规律．R1R2R0第七章恒定电流(3)现测得电阻Rt随温度t变化的图象如图乙所示．把该电阻与电动势为3.0V、内阻不计的电源E2，量程为3.0V的理想电压表V(图中未画出)和电阻箱R2连成如图丙所示的电路，用该电阻做测温探头，将电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“电阻温度计”．若要求电压表的读数必须随温度的升高而增大，则应在原理图丙中__________(填“a、b”或“b、c”)两点接入电压表．如果电阻箱阻值R2＝75Ω，则电压表刻度盘2.0V处对应的温度数值为________℃.b、c50第七章恒定电流[解析](1)由电源的电动势为1.5V，电流表量程为3mA可知，达到满偏时，电路总电阻约为500Ω，故滑动变阻器选择RB.(2)实验中选用替代法测量电阻，第二步中，先将S拨向接点1，调节滑动变阻器R1，记录电流表读数；然后将S拨向接点2，调节电阻箱R2，使电流表读数仍为I，此时电阻箱的读数即为待测电阻的阻值，即Rt＝R0.(3)由于电阻Rt随温度升高而增大，由闭合电路欧姆定律可知其两端电压也增大，所以电压表与之并联，即电压表接在b、c两点．根据题图乙中图象可得Rt＝(100＋t)Ω，由串联分压规律可得电压表示数为2.0V时，Rt＝150Ω，解得t＝50(℃)．第七章恒定电流[总结提升]本实验虽是探究某电阻随温度变化的规律，但核心还是等效法测电阻，只要弄清测量方法和原理，结合其他电路知识就能解决，解决创新实验，考生克服恐惧心理很关键．