高中物理實(shí)驗(yàn)八《描繪小電珠的伏安特性曲線》課件（教科版）選修3-1

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歡迎進(jìn)入物理課堂 實(shí)驗(yàn)八描繪小電珠的伏安特性曲線 1 描繪小電珠的伏安特性曲線 2 分析伏安特性曲線的變化規(guī)律 1 用電流表測出流過小電珠的電流 用電壓表測出小電珠兩端的電壓 測出多組 U I 值 在I U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 電流表外接 因?yàn)樾‰娭榈碾娮韬苄?如果電流表內(nèi)接 誤差較大 滑動變阻器采用分壓式 使電壓能從0開始連續(xù)變化 3 滑動變阻器兩種接法的對比 方式 內(nèi)容 限流接法 分壓接法 對比說明 兩種接法電路圖 串 并聯(lián)關(guān)系不同 負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍 U E 0 U E 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍 I 0 I 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 閉合S前觸頭位置 b端 a端 都是為了保護(hù)電路元件 4 分壓和限流電路的選擇原則 1 若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求 即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時 待測電阻上的電流 或電壓 仍超過電流表 或電壓表 的量程 或超過待測電阻的額定電流 或電壓 則必須選用分壓式電路 2 若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時 待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時 應(yīng)改用分壓式電路 3 若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié) 則必須采用分壓式電路 4 兩種電路均可使用的情況下 應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法 因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛唵?能耗低 小電珠 4V0 7A 或 3 8V0 3A 4 6V學(xué)生電源 滑動變阻器 電壓表 電流表 開關(guān) 導(dǎo)線若干 坐標(biāo)紙 鉛筆 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 確定電流表 電壓表的量程 采用電流表外接法 滑動變阻器采用分壓式接法 按如圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 2 把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端 接線經(jīng)檢查無誤后 閉合開關(guān)S3 移動滑動變阻器滑片位置 測出12組左右不同的電壓值U和電流值I 并將測量數(shù)據(jù)填入表格中 斷開開關(guān)S 4 拆除電路 整理儀器 二 數(shù)據(jù)處理1 在坐標(biāo)紙上以U為橫軸 以I為縱軸 建立坐標(biāo)系 2 在坐標(biāo)紙上描出各組數(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 就得到小電珠的伏安特性曲線 錦囊妙訣 電路連接是關(guān)鍵 先串后并把線連 滑動變阻要分壓 A表外接減誤差 電壓從零開始變 I U坐標(biāo)連曲線 要對圖線細(xì)研究 得出規(guī)律記心間 1 由于電壓表 電流表不是理想電表 電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差 2 電流表 電壓表的讀數(shù)帶來誤差 要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3 在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 作圖帶來誤差 1 電路的連接方式 1 電流表應(yīng)采用外接法 因?yàn)樾‰娭?3 8V0 3A 的電阻很小 與0 0 6A的電流表串聯(lián)時 電流表的分壓影響很大 2 滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接 目的是使小電珠兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化 2 閉合開關(guān)S前 滑動變阻器滑片應(yīng)移到使小電珠分得電壓為0的一端 從而使開關(guān)閉合時小電珠電壓能從0開始變化 同時 也為了防止開關(guān)剛閉合時小電珠兩端因電壓過大而被燒壞 3 I U圖線在U 1 0V左右將發(fā)生明顯彎曲 故在U 1 0V左右要多測幾組數(shù)據(jù) 以防出現(xiàn)很大誤差4 電流表選擇0 6A量程 電壓表量程選擇視小電珠的額定電壓而定5 調(diào)節(jié)滑動變阻器 使小電珠兩端電壓緩慢增加到額定值 記錄I后馬上斷開開關(guān)6 誤差較大的點(diǎn)要舍去 I U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線7 建立坐標(biāo)系時 縱軸表示電流 橫軸表示電壓 兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理 使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙 一種測小電珠的電阻的準(zhǔn)確方法實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示 兩個電壓表完全相同且內(nèi)阻很大 移動滑動頭 調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù) 使兩個電壓表示數(shù)相同 則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻 記下小電珠的電阻和電壓 多次移動滑動頭 采用相同方法 記下相應(yīng)電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù) 在坐標(biāo)紙上畫出R U圖線 并分析R隨U變化的規(guī)律 在描繪小電珠的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中 由于電表內(nèi)阻的影響 會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得小電珠的電阻測量不準(zhǔn)確 但上述實(shí)驗(yàn)方法可以消除這種誤差 操作 讀數(shù)也較方便 電路的連接和圖線的描繪 例證1 2011 廣東高考 在 描繪小電珠的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)中 所用器材有 小電珠 2 5V 0 6W 滑動變阻器 多用電表 電流表 學(xué)生電源 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 粗測小電珠的電阻 應(yīng)選擇多用電表 倍率的電阻擋 請?zhí)顚?1 10 或 100 調(diào)零后 將表筆分別與小電珠的兩極連接 示數(shù)如圖甲 結(jié)果為 2 實(shí)驗(yàn)中使用多用電表測量電壓 請根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖乙完成實(shí)物圖丙中的連線 3 開關(guān)閉合前 應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于 端 為使小電珠亮度增加 P應(yīng)由中點(diǎn)向 端滑動 4 如表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù) 為了獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)圖像 必須在相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn) 間多測幾組數(shù)據(jù) 請?zhí)顚?ab bc cd de 或 ef 規(guī)范解答 1 因?yàn)樾‰娭榈碾娮璞容^小 故應(yīng)該選 1 倍率 由題圖讀得電阻為7 5 2 因?yàn)樾‰娭榈碾娮璞容^小 故伏安法測量時應(yīng)該用電流表外接法 測量的電壓應(yīng)該從零開始 故滑動變阻器要用分壓式接法 實(shí)物連接如圖所示 紅 黑 電源 3 開關(guān)閉合前滑片P應(yīng)置于a端 為了使小電珠亮度增加 應(yīng)使滑片從中點(diǎn)向b端滑動 4 ab之間電流增加了0 122A 其他段電流依次增加了0 03A左右 所以需要在ab之間將電流分為0 030A 0 060A 0 090A 分別測出相應(yīng)的電壓值 答案 1 17 5 2 見規(guī)范解答圖 3 ab 4 ab 圖像的推廣和應(yīng)用 例證2 某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來測量電阻的阻值 1 將電阻箱接入a b之間 閉合開關(guān) 適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R 后保持其阻值不變 改變電阻箱的阻值R 得到幾組電壓表的示數(shù)U與R的數(shù)據(jù)如表 請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U R關(guān)系圖像 2 用待測電阻Rx替換電阻箱 讀得電壓表示數(shù)為2 00V 利用 1 中測繪的U R圖像可得Rx 規(guī)范解答 1 先以實(shí)驗(yàn)得到的每一組 R U 數(shù)據(jù)描點(diǎn) 然后用平滑的曲線連接以上描點(diǎn) 得到U R圖線如下 2 對照U R圖線 找到圖線上U 2 00V點(diǎn) 讀出其對應(yīng)的Rx 20 19 21 也可以 答案 1 見規(guī)范解答 2 20 1 為探究小電珠L的伏安特性 連好如圖所示的電路后閉合開關(guān) 通過移動變阻器的滑片 使小電珠中的電流由零開始逐漸增大 直到小電珠正常發(fā)光 由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U I圖像應(yīng)是圖中的 解析 選C 小電珠中的電流逐漸增大時其溫度升高 導(dǎo)致電阻R增大 所以U I圖線的斜率增大 故C項(xiàng)正確 2 如圖所示為伏安法測電阻的一種常用電路 以下分析正確的是 A 此接法的測量值大于真實(shí)值B 此接法的測量值小于真實(shí)值C 此接法要求待測電阻值小于電流表內(nèi)阻D 開始實(shí)驗(yàn)時滑動變阻器滑動頭P應(yīng)處在最左端 解析 選A D 由故A正確 B錯誤 電流表內(nèi)接法 要求故C錯誤 開始實(shí)驗(yàn)時滑動變阻器滑動頭應(yīng)在最左端 使電壓表讀數(shù)由小到大變化 故D正確 3 在如圖甲所示的電路中 電源電動勢為3 0V 內(nèi)阻不計(jì) A1 A2 A3為三個相同規(guī)格的小電珠 這種小電珠的伏安特性曲線如圖乙所示 當(dāng)開關(guān)S閉合后 A 通過A1的電流為通過A2的電流的2倍B A1的電阻為7 5 C A1消耗的電功率為0 75WD A2消耗的電功率為0 375W 解析 選C 因電源內(nèi)阻不計(jì) S閉合后UA1 3 0V UA2 UA3 1 5V 在I U圖像中 可以讀出相應(yīng)的電流IA1 0 25A IA2 IA3 0 20A 故A不對 由知RA1 12 故B不對 由P UI知PA1 0 75W PA2 0 3W 故C正確 D錯誤 4 用下列器材組成描繪電阻R0伏安特性曲線的電路 請將如圖所示中實(shí)物連接成為實(shí)驗(yàn)電路 微安表 A 量程200 A 內(nèi)阻約200 電壓表V 量程3V 內(nèi)阻約10k 電阻R0 阻值約20k 滑動變阻器R 最大阻值是50 額定電流1A 電池組E 電動勢3V 內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 解析 由于可以看出R0 RA 故采用電流表內(nèi)接法 畫出電路原理圖如圖所示 把實(shí)物與原理圖結(jié)合起來完成連線 注意電壓表 電流表的正 負(fù)接線柱 保證電流從正接線柱進(jìn)從負(fù)接線柱出 連線如圖 答案 見解析圖 5 在 描繪小電珠的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)中 用導(dǎo)線a b c d e f g和h按圖所示方式連接電路 電路中所有元件都完好 且電壓表和電流表已調(diào)零 閉合開關(guān)后 1 若電壓表的示數(shù)為2V 電流表的示數(shù)為零 小電珠不亮 則斷路的導(dǎo)線為 2 若電壓表的示數(shù)為零 電流表的示數(shù)為0 3A 小電珠亮 則斷路的導(dǎo)線為 3 若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器 小電珠亮度發(fā)生變化 但電壓表 電流表的示數(shù)不能調(diào)為零 則斷路的導(dǎo)線為 解析 將實(shí)物圖轉(zhuǎn)化為電路圖如圖所示 1 電壓表有示數(shù)說明電壓表接頭與電源之間的電路未斷 電流表示數(shù)為零 說明出現(xiàn)斷路 故d導(dǎo)線斷 2 電流表示數(shù)不為零 且小電珠亮 說明主干路無斷路 電壓表示數(shù)為零 說明h斷路 3 按題圖連接時 滑動變阻器為分壓式接法 電壓表 電流表示數(shù)都可調(diào)為零 若g斷 則變?yōu)橄蘖魇浇臃?兩表示數(shù)都不可調(diào)為零 答案 1 d 2 h 3 g 6 為測量 12V5W 的小電珠在不同電壓下的功率 給定了以下器材 電源 12V 內(nèi)阻不計(jì) 電流表 量程0 0 6A 0 3A 內(nèi)阻約為0 2 電壓表 量程0 3V 0 15V 內(nèi)阻約為15k 滑動變阻器 0 20 允許最大電流1A 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 實(shí)驗(yàn)要求加在小電珠上的電壓可從0開始調(diào)節(jié) 1 以上四個電路圖你認(rèn)為最合適的是 2 在本實(shí)驗(yàn)中 電流表的量程可選 3 某位同學(xué)測得小電珠的伏安特性曲線如圖所示 某次測量時 電流表讀數(shù)為0 40A 此時小電珠的實(shí)際功率為 W 解析 1 C與D電路圖不符合電壓從0開始調(diào)節(jié) 小電珠的電阻由于故電流表應(yīng)采用外接法 應(yīng)選A 2 小電珠的額定電流為故電流表量程應(yīng)選擇0 0 6A 3 當(dāng)電流表讀數(shù)為0 40A時 由圖像可讀出電壓為6 0V 故小電珠實(shí)際功率P 0 40 6 0W 2 4W 答案 1 A 2 0 0 6A 3 2 4 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全