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

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)原理用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在IU坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來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”)、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、鉛筆、坐標(biāo)紙 3測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量值和真實(shí)值的比較R測RxRA測量值大于真實(shí)值R測測量值小于真實(shí)值適用于測量測大(填“大”或“小”)電阻或>測小(填“大”或“小”)電阻或>二、滑動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)適用情況待測電阻的阻值Rx與滑動變阻器的總電阻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)要求待測電阻上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)(2)待測電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總電阻R三、實(shí)驗(yàn)過程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所示的電路圖連接好實(shí)物圖(注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器與小燈泡并聯(lián)部分電阻為零)圖1(2)閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，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)斷開開關(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，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)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差(2)測量誤差：測量時(shí)讀數(shù)帶來誤差5注意事項(xiàng)(1)因IU圖線是曲線，本實(shí)驗(yàn)要測出多組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值，因此滑動變阻器應(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滑動變阻器(10 ，2 A)F滑動變阻器(500 ，1 A)G學(xué)生電源(直流6 V)、開關(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完成實(shí)驗(yàn)，請說明理由：_.圖2(2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_(用序號字母表示)(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，這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，且能方便地測多組數(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，電壓變化與滑動變阻器使用部分的長度線性關(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圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，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12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在圖4中畫出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_解析畫出IU圖象如圖所示，曲線開始呈直線狀說明開始時(shí)電阻不變，后來逐漸靠近U軸說明電阻增大答案(1)見解析圖(2)開始時(shí)不變，后來增大(3)增大要測繪一個(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(電動勢為4.5 V，內(nèi)阻約1 )；電流表(量程為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)中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的_(填字母代號)A滑動變阻器(最大阻值20 ，額定電流1 A)B滑動變阻器(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)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量電阻Rx的阻值如圖1所示，分別將圖(a)和(b)兩種測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，則0.087，可見>，即電流變化明顯一些，可見電壓表內(nèi)阻帶來的影響比電流表內(nèi)阻帶來的影響大，故應(yīng)采取電流表內(nèi)接法，即按照(a)圖所示電路測量電阻Rx，Rx543 ，此法測量值偏大，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、滑動變阻器R、電鍵S等，要求小燈泡兩端電壓從0開始變化(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(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，請指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處，并說明如何改正圖2_._.答案(1)分壓(2)電鍵S不應(yīng)閉合，應(yīng)處于斷開狀態(tài)滑動變阻器滑動觸頭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：閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，_；閉合開關(guān)后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，_；斷開開關(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)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖答案(1)使它靠近滑動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)見解析圖解析(1)滑動變阻器為分壓式接法，故閉合開關(guān)前，小燈泡兩端的電壓應(yīng)為零，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使它靠近滑動變阻器左端的接線柱閉合開關(guān)后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，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滑動變阻器：阻值范圍010 ，額定電流2 AF電池組：電動勢6 V，內(nèi)阻約為1 G開關(guān)一只，導(dǎo)線若干(1)為了使測量盡可能地準(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)(2)根據(jù)你選用的實(shí)驗(yàn)電路，將圖4所示的器材連成實(shí)物電路圖4答案(1)B(2)見解析圖解析(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，且對溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖(1)為了通過測量得到如圖甲所示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_，簡要說明理由：_.(電源電壓為9 V，滑動變阻器的阻值為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)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_ V；電阻R2的阻值為_ . 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R1的電流為I1 A36 mA，通過熱敏電阻的電流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0100 mA，內(nèi)阻4 電流表A2，量程0500 mA，內(nèi)阻0.4 滑動變阻器R1，最大阻值10 ，額定電流1.0 A滑動變阻器R2，最大阻值5 ，額定電流0.5 A直流電源E，電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為0.5 (1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在圖中注明各元件的符號(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)見解析圖(3)BD解析(1)本題滑動變阻器采用分壓接法，通常應(yīng)當(dāng)選用最大阻值小的滑動變阻器，但本題中如果選用R2，則電路中的電流會超過R2允許通過的最大電流，故滑動變阻器應(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開始調(diào)，滑動變阻器用分壓接法；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)零閉合開關(guān)后：圖7(1)若不管怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，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，說明滑動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，B錯因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，D錯選A、C.