2020版高考物理大一轮复习第八章实验九描绘小电珠的伏安特性曲线讲义（含解析）教科版

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1、实验九　描绘小电珠的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图像；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．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．3．实验步骤(1)画出电路图(如图1甲所示)．图1(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图乙所示的电路．(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

2、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，得到小电珠的伏安特性曲线．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．(2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6A.②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．⑤从便于操作的角度

3、来考虑，限流式接法要选用总阻值与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用总阻值较小的滑动变阻器．1．注意事项(1)电路的连接方式：①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．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0开始连续变化．(2)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0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．(3)I－U图线在

4、U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．2．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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．命题点一　教材原型实验例1　(2017·全国卷Ⅰ·23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表(量程3V，内阻3kΩ)；电流表(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值100

5、0Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框中画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图2(a)所示．图2由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以

6、改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留两位小数)答案　(1)见解析图　(2)增大　增大　(3)0.39　1.17解析　(1)电压表量程为3V，要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝＝Ω＝11.875Ω，因＜，故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示．(2)由IU图像知，图像中的点与

7、坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρ知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E0＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示．由交点坐标可得U1＝1.78V，I1＝221mA，P1＝U1I1≈0.39W；当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E0＝U＋I(R＋r)得，I＝－U＋4，作出图线②如图所示．由交点坐标可得，U2＝3.70V，I2＝315mA，最大的功率为P2＝U2I2≈1.

8、17W.变式1　(2018·山东省泰安市上学期期末)某同学研究小灯泡的伏安特性曲线，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表V(量程5V，内阻3kΩ)；电流表A(量程0.3A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1.0Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S，导线若干；(1)实验要求能够实现在0～0.32A的范围内对小灯泡进行测量，利