（江苏专用）2020版高考物理总复习 第七章 恒定电流 实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件（选修3

实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线注意事项1.电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，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.由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，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。热点一实验原理与实验操作【例1】(2019·苏州市调研)为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：A.小灯泡(额定电压6V，额定电流600mA)B.电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C.电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)D.电压表V(量程0～6V，内阻约为10kΩ)E.滑动变阻器R1(0～10Ω，2A)F.滑动变阻器R2(0～100Ω，1.5A)G.直流电源E(约6V)H.开关、导线若干(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(以上均填器材代号)。(2)请用笔画线代替导线，并将图电路连接完整。图1(3)实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点如图2所示，则电路发生的故障是________________________________________________________________________________________________________________________________。图2解析(3)由伏安特性曲线知，电路中有电流和电压存在，说明电路是完好的，但明显没有测出较小的电流和电压值，说明滑动变阻器连成了限流式接法，即电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路。答案(1)A1R1(2)电路图如图所示(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路图3热点二数据处理与分析【例2】(2019·江苏南京、盐城高三第一次模拟)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图3甲所示方式连接好电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：(1)甲学生发现电压表示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于导线________断路；(2)乙学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，这是由于导线________断路；(3)丙学生发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，这是由于导线________断路；(4)电路检查完备后，用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，如图乙所示。现将它与19Ω的定值电阻R串联，接在电动势为8V，内阻为1Ω的电源上，则小灯泡的实际功率是________W。解析(1)电压表示数为2V，说明连接电压表的导线正常，电流表示数为零且灯泡不亮，说明电路断开，所以应为d导线断路；(2)电流表有示数且小灯泡亮，说明连接灯泡和电流表、电源的导线正常，电压表示数为零，说明电压表没有接入电路，所以应为h导线断路；(3)发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，说明滑动变阻器为限流式接入电路，也即g导线断路；(4)将电源和19Ω的电阻视为一个新电源，根据E＝U＋Ir可知，U＝8－20I，将路端电压与电流关系画入灯泡随电压变化图象中，如图所示：两线的交点即为灯泡的工作点，由图象可知，U＝2.0V，I＝0.3A，所以灯泡的实际功率P＝UI＝0.6W。答案(1)d(2)h(3)g(4)0.6(0.5～0.7都正确)热点三实验的改进与创新以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。1.以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。2.实验对象的变迁采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。3.数据处理方式的改进图4【例3】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3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等。(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4a所示，读数为________Ω。据此应选择图4中的________(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。图5(3)图5a是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图5b所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，结合图5a的数据可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留2位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析(1)欧姆表的读数R＝示数×倍率，得R＝10Ω；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。(2)滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。(3)根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且RX＝10Ω。(4)由闭合电路欧姆定律：S1、S2均闭合，有U1＝ERX＋rRXS1闭合，S2断开，有U2＝ERX＋R＋rRX解以上两式得r＝0.50Ω，E≈3.2V答案(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.50