2022年高中物理選修（3-1）實(shí)驗(yàn)《描繪小燈泡的伏安特性曲線》word學(xué)案

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1、2022年高中物理選修（3-1）實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線word學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.會(huì)正確地選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路.2.描繪小燈泡的伏安特性曲線，掌握分析圖線的方法1實(shí)驗(yàn)原理用電流表測(cè)出流過(guò)小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在IU坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái)2實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源(4 V6 V直流)或電池組、小燈泡(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、鉛筆、坐標(biāo)紙 3測(cè)小燈泡伏安特性曲線的電路圖：一、電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表的分壓電壓表的分流測(cè)

2、量值和真實(shí)值的比較R測(cè)RxRA測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)測(cè)量值小于真實(shí)值適用于測(cè)量測(cè)大(填“大”或“小”)電阻或測(cè)小(填“大”或“小”)電阻或二、滑動(dòng)變阻器的兩種接法比較接法項(xiàng)目限流式分壓式電路組成變阻器接入電路的特點(diǎn)采用“一上一下”的接法采用“兩下一上”的接法調(diào)壓范圍E(不計(jì)電源內(nèi)阻)0E(不計(jì)電源內(nèi)阻)適用情況待測(cè)電阻的阻值Rx與滑動(dòng)變阻器的總電阻R相差不多，或R稍大，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起(1)要求待測(cè)電阻上電壓或電流變化范圍較大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)(2)待測(cè)電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總電阻R三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1實(shí)驗(yàn)步驟(1)根據(jù)小燈泡上所標(biāo)的額定值，確定電流表、電壓表的量程，按圖1所

3、示的電路圖連接好實(shí)物圖(注意開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器與小燈泡并聯(lián)部分電阻為零)圖1(2)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I.(3)用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組U和I，填入下表.次數(shù)12345678電壓U/V電流I/A(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材2數(shù)據(jù)處理(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立直角坐標(biāo)系(2)在坐標(biāo)紙中描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析(1)結(jié)果：描繪出的小燈泡燈絲的伏安特性曲線不是直線，而是向橫

4、軸彎曲的曲線(2)分析：燈泡燈絲的電阻隨溫度變化而變化曲線向橫軸彎曲，即斜率變小，電阻變大，說(shuō)明小燈泡燈絲的電阻隨溫度升高而增大4誤差分析(1)系統(tǒng)誤差：由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差(2)測(cè)量誤差：測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差5注意事項(xiàng)(1)因IU圖線是曲線，本實(shí)驗(yàn)要測(cè)出多組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法(2)由于小燈泡的電阻較小，故采用電流表外接法(3)畫(huà)IU圖線時(shí)縱軸、橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描繪圖線占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜，不要畫(huà)成折線，應(yīng)該用平滑的曲線連接，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去例1有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描

5、繪這個(gè)燈泡的IU圖線現(xiàn)有下列器材供選擇：A電壓表(05 V，內(nèi)阻10 k)B電壓表(015 V，內(nèi)阻20 k)C電流表(03 A，內(nèi)阻1 )D電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.4 )E滑動(dòng)變阻器(10 ，2 A)F滑動(dòng)變阻器(500 ，1 A)G學(xué)生電源(直流6 V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖2中甲而不選用圖乙的電路圖來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說(shuō)明理由：_.圖2(2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(用序號(hào)字母表示)(3)把圖3中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖圖3解析因?qū)嶒?yàn)?zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用甲圖所示的分壓式電路合適

6、，這樣電壓可以從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，且能方便地測(cè)多組數(shù)據(jù)因小燈泡額定電壓為4 V，則電壓表選05 V的A而舍棄015 V的B，因15 V的量程太大，讀數(shù)誤差大，小燈泡的額定電流I0.5 A，則電流表只能選D.滑動(dòng)變阻器F的最大阻值遠(yuǎn)大于小燈泡內(nèi)阻8 ，調(diào)節(jié)不方便，電壓變化與滑動(dòng)變阻器使用部分的長(zhǎng)度線性關(guān)系差，故舍去小燈泡內(nèi)阻為電流表內(nèi)阻的20倍，電壓表內(nèi)阻是小燈泡的1 250倍，故電流表采用了外接法答案(1)描繪小燈泡的IU圖線所測(cè)數(shù)據(jù)需從零開(kāi)始，并要多取幾組數(shù)據(jù)(2)ADE(3)如圖所示例2某同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中得到如下表所示的幾組U和I的數(shù)據(jù)：編號(hào)12345678U/V0.2

7、00.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在圖4中畫(huà)出IU圖象圖4(2)從圖象上可以看出，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況是_(3)這表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而_解析畫(huà)出IU圖象如圖所示，曲線開(kāi)始呈直線狀說(shuō)明開(kāi)始時(shí)電阻不變，后來(lái)逐漸靠近U軸說(shuō)明電阻增大答案(1)見(jiàn)解析圖(2)開(kāi)始時(shí)不變，后來(lái)增大(3)增大要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作已選用的器材有：電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，內(nèi)阻約1 )；電流表(量程為

8、0250 mA，內(nèi)阻約5 )；電壓表(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k)；電鍵一個(gè)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的_(填字母代號(hào))A滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 ，額定電流1 A)B滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 750 ，額定電流0.3 A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖_(填字母代號(hào))答案(1)A(2)B解析(1) 根據(jù)“燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作”可知控制電路必定為“分壓電路”，而“分壓電路”需要用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器，故選A.(2)在(1)中已經(jīng)明確了控制電路，繼續(xù)要選擇電流表的接法，題中3，而200，可知電壓表的分流作用不如電流表的分壓作用明顯，故而應(yīng)選

9、擇電流表的外接法，綜上可知B選項(xiàng)的電路圖正確1.(單選)用電流表和電壓表測(cè)量電阻Rx的阻值如圖1所示，分別將圖(a)和(b)兩種測(cè)量電路連接到電路中，按照(a)圖時(shí)，電流表示數(shù)為4.60 mA，電壓表示數(shù)為2.50 V；按照(b)圖時(shí)，電流表示數(shù)為5.00 mA，電壓表示數(shù)為2.30 V，比較這兩次結(jié)果，正確的是()圖1A電阻的真實(shí)值更接近543 ，且大于543 B電阻的真實(shí)值更接近543 ，且小于543 C電阻的真實(shí)值更接近460 ，且大于460 D電阻的真實(shí)值更接近460 ，且小于460 答案B解析比較題圖(a)、(b)的電壓讀數(shù)，可知U0.20 V，則0.08；電流變化I0.40 mA，

10、則0.087，可見(jiàn)，即電流變化明顯一些，可見(jiàn)電壓表內(nèi)阻帶來(lái)的影響比電流表內(nèi)阻帶來(lái)的影響大，故應(yīng)采取電流表內(nèi)接法，即按照(a)圖所示電路測(cè)量電阻Rx，Rx543 ，此法測(cè)量值偏大，因此選項(xiàng)B正確2在探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)中，所用器材有：小燈泡L、量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V、直流電源E、滑動(dòng)變阻器R、電鍵S等，要求小燈泡兩端電壓從0開(kāi)始變化(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用_接法(填“分壓”或“限流”)(2)某同學(xué)已連接如圖2所示的電路，在連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正極之前，請(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處，并說(shuō)明如何改正圖2_._.答案(1)分壓(2)電鍵S不應(yīng)閉合，應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)

11、觸頭P位置不當(dāng)，應(yīng)將其置于b端3圖3為“描繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡的額定電壓為2.5 V.圖3(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開(kāi)關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線(2)在虛線框中畫(huà)出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖答案(1)使它靠近滑動(dòng)變阻器左端的接線柱增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓(2)見(jiàn)解析圖解析(1)滑動(dòng)變阻器為分壓式接法，故閉合開(kāi)關(guān)前，小燈泡兩端的電壓應(yīng)為零，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使它靠近滑動(dòng)變阻器左端的接線柱閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的

12、滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓(2)與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖如圖所示4在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的器材有：A小燈泡：規(guī)格為“3.8 V0.3 A”B電流表：量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 C電流表：量程03 A，內(nèi)阻約為0.1 D電壓表：量程05 V，內(nèi)阻約為5 kE滑動(dòng)變阻器：阻值范圍010 ，額定電流2 AF電池組：電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻約為1 G開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線若干(1)為了使測(cè)量盡可能地準(zhǔn)確，需要使小燈泡兩端電壓從0逐漸增大到3.8 V且能方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此電流表應(yīng)選_(填器材前序號(hào))(2)根據(jù)你選用的實(shí)驗(yàn)電路，將圖4所

13、示的器材連成實(shí)物電路圖4答案(1)B(2)見(jiàn)解析圖解析(1)因小燈泡的額定電流為0.3 A，為減小讀數(shù)誤差，應(yīng)讓指針偏角大一些，故電流表選B.(2)由電流表外接和滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法知，電路圖如圖甲所示，由電路圖連接的實(shí)物圖如圖乙所示5如圖5甲所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖(1)為了通過(guò)測(cè)量得到如圖甲所示IU關(guān)系的完整曲線，在圖乙和圖丙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：_.(電源電壓為9 V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100 )(2)在如圖丁所示的電路中，電源電壓恒為9 V，電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1250 .由熱敏電阻的IU關(guān)系曲

14、線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_(kāi) V；電阻R2的阻值為_(kāi) . 甲乙 丙丁圖5答案(1)乙圖乙加在熱敏電阻兩端的電壓可以從零調(diào)到所需電壓(2)5.2111.8解析(1)圖乙的滑動(dòng)變阻器用的是分壓式接法，加在熱敏電阻兩端的電壓可以從零調(diào)到所需電壓，從而能夠得到完整的IU圖線，故選圖乙(2)通過(guò)R1的電流為I1 A36 mA，通過(guò)熱敏電阻的電流I2II1(7036) mA34 mA，由題圖甲可知熱敏電阻兩端的電壓為5.2 V，電阻R2 111.8 .6在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下：小燈泡L，“3.8 V,0.3 A”電壓表V，量程05 V，內(nèi)阻5 k電流表A1，量程0

15、100 mA，內(nèi)阻4 電流表A2，量程0500 mA，內(nèi)阻0.4 滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值10 ，額定電流1.0 A滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值5 ，額定電流0.5 A直流電源E，電動(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻約為0.5 (1)在上述器材中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_(2)在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在圖中注明各元件的符號(hào)(3)(雙選)某實(shí)驗(yàn)小組完成實(shí)驗(yàn)后利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在IU坐標(biāo)系中，描繪出如圖6所示的小燈泡的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷下圖中正確的是(圖中P為小燈泡的功率)()圖6答案(1)R1A2(2)見(jiàn)解析圖(3)BD解析(1)本題滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，通常應(yīng)當(dāng)選用最大

16、阻值小的滑動(dòng)變阻器，但本題中如果選用R2，則電路中的電流會(huì)超過(guò)R2允許通過(guò)的最大電流，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)當(dāng)選擇R1.電流表A1的量程太小，故電流表應(yīng)當(dāng)選擇A2.(2)電路如圖所示，由于電壓要從0開(kāi)始調(diào)，滑動(dòng)變阻器用分壓接法；因?yàn)闊襞莸膬?nèi)阻比較小，電流表用外接法(3)隨著通過(guò)小燈泡電流的增大，小燈泡消耗的功率增大，小燈泡的電阻也增大，由P知B圖正確，由PI2R知D圖正確7在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖7所示方式連接好電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零閉合開(kāi)關(guān)后：圖7(1)若不管怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度能發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)總不能為零，則可能是_導(dǎo)線斷路(2)(雙選)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中還測(cè)出a、b、c三種元件的伏安特性曲線分別如圖8中的(a)、(b)、(c)所示，下列說(shuō)法正確的是()圖8Aa可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用Bb能作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用Cb的阻值隨電壓升高而增大Dc的阻值隨電壓升高而增大答案(1)g(2)AC解析(1)若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的亮度變化，但電壓表、電流表示數(shù)總不能為零，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器不起分壓作用，所以可能是g導(dǎo)線斷路(2)因a元件的IU線是直線，說(shuō)明電阻不隨電壓的變化而變化，故可作為標(biāo)準(zhǔn)電阻，故A對(duì)，B錯(cuò)因IU線上的點(diǎn)與原點(diǎn)的連線的斜率倒數(shù)表示電阻值，故C對(duì)，D錯(cuò)選A、C.