步步高高三物理二轮练习实验专项8描绘小电珠的伏安特性曲线导学案新苏版doc.docx

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（步步高）2019年高三物理二轮练习实验专项（8）描绘小电珠的伏安特性曲线导学案新苏版

【一】滑动变阻器的限流接法和分压接法

1、两种接法比较

方式

内容

限流式接法

分压式接法

对比说明

两种接法电路图

串、并

联关系

不同

负载R上电压调节范围

≤U≤E

0≤U≤E

分压电

路调节

范围大

负载R上电流调节范围

≤I≤

0≤I≤

分压电

路调节

范围大

闭合S前触头位置

b端

a端

都是为了

保护电路

元件

由上表可以看出：

滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能、

2、两种接法的选择

（1）选择不同接法的原那么

（2）两种接法的适用条件

①限流式接法适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）、

②分压式接法适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）、

③如果R很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大、R很大时，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节、

A、假设采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即假设滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻的额定电流（或电压），那么必须选用分压式接法、

B、假设待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路、

C、假设实验中要求电压从零开始调节，那么必须采用分压式接法、

D、两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低、

【二】描绘小电珠的伏安特性曲线

实验目的

1、描绘小电珠的伏安特性曲线、

2、分析小电珠伏安特性曲线的变化规律、

实验原理

1、用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组（U，I）值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来、

2、电流表外接：

因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化、

实验器材

小电珠（3.8V,0.3A）或（2.5V,0.6A）一个、电压表（0～3V～15V）与电流表（0～0.6A～3A）各一个、滑动变阻器（最大阻值20Ω）一个、学生低压直流电源（或电池组）、开关一个、导线假设干、坐标纸、铅笔、

实验步骤

1、确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分

压式接法，按图1的原理图连接好实验电路、

图1

2、把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S.

3、移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.

U（V）

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

I（A）

U（V）

1.6

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

3.8

I（A）

4、拆除电路，整理仪器、

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、（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜）

3、将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线、

误差分析

1、由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差、

2、电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规那么读数、

3、在坐标纸上描点、作图带来操作误差、

考前须知

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0～0.6A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零开始连续变化.

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零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，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U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U0＝1.0V左右描点要密，以防出现较大误差、

4、电流表选择0.6A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即假设使用“3.8V,0.3A”的小电珠，选用电压表的15V量程；假设使用“2.5V,0.6A”的小电珠，那么选用电压表的3V量程、

5、当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关、

6、误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线、

实验改进

一种测小电珠的电阻的准确方法

实验原理：

如图2所示，两个电压表完全相同且内阻很大、移动滑动触头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，那么电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动触头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和

电压表的读数、在坐标纸上画出R－U图线，并分析R随U变化的规律、

图2

在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确.上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便.

记忆口诀

电路连接是关键，先串后并把线连,

滑动变阻要分压，A表外接减误差,

电压从零开始调，U－I坐标连曲线,

连好曲线细研究，得出规律记心间.

例1图3中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I－U特性曲线的实验器材、

（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整、

图3

（2）开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________、（选填“A端”、“B端”或“AB中间”）

（3）实验中测得有关数据如下表：

U/V

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

2.40

2.80

I/A

0.10

0.16

0.20

0.23

0.25

0.26

0.27

根据表中的实验数据，在图4中画出小灯泡的I－U特性曲线、

图4

（4）假设小灯泡灯丝在27°C时电阻值约为1.5Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为______°C.（保留三位有效数字）

例2某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线，实验室提供以下器材：

A、电压表V（量程为0～5V，内阻约5kΩ）

B、电流表A1（量程为0～25mA，内阻约为0.2Ω）

C、电流表A2（量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω）

D、滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流1.5A）

E、滑动变阻器R2（0～1000Ω，额定电流0.5A）

F、定值电阻R0（R0＝1000Ω）

G、直流电源（电动势6V，内阻忽略不计）

H、电键一个、导线假设干

（1）该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路，得到热敏电阻电压和电流的7组数据（如下表），请你在图5中作出热敏电阻的伏安特性曲线.

电压U（V）

0.0

1.0

2.0

2.4

3.0

3.6

4.0

电流I（mA）

0.0

1.6

5.8

8.0

11.8

16.0

20.0

图5

（2）由此曲线可知，该热敏电阻的阻值随电压的增大而________（选填“增大”或“减小”）、该同学选择的电流表是________（选填“B”或“C”），选择的滑动变阻器是________（选填“D”或“E”）、

（3）请在虚线框中画出该同学完成此实验的电路图（热敏电阻符号为

）

23.实验电路设计的思路与方法

电路设计也是高考实验题中常考题型之一、首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等、其设计原那么是：

安全、方便、经济、任何实验电路都由测量电路和控制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电路由变阻器、开关、电源构成、在测量电路中，一般由电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻Rx的关系，其中R0＝

，假设Rx>R0，那么设计为内接；假设Rx

①数据要求从0开始；②变阻器阻值太小、限流限不住；③变阻器调节时，不能获取有区分度的多组数据、

例3某同学为了描绘一个标有“12V,6W”的小灯泡的伏安特性曲线，他到实验室寻找到了一些仪器，但没找到电压表，找到的器材规格如下：

A、电流表A1（0～0.5A，内阻为0.5Ω）

B、电流表A2（0～0.6A，内阻约为0.3Ω）

C、电阻箱R1（0～9999.9Ω，最小调节量0.1Ω）

D、电阻箱R2（0～99.9Ω），最小调节量0.1Ω）

E、滑动变阻器R3（0～50Ω，额定电流为1.5A）

F、滑动变阻器R4（0～5Ω，额定电流为3A）

G、16V直流电源

H、开关、导线假设干，待测灯泡

利用现有器材，结合所学知识，请你替这位同学设计本实验、

（1）画出实验原理图；

（2）以上器材中电阻箱应选用________，滑动变阻器应选用________（填代号）、

（3）写出小灯泡两端电压的表达式，并说明式中符号的意义：

_______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________.

1、描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图6所示，所用小

电珠的额定电压是3.8V、关于该实验的系统误差，以下说

法中正确的选项是（）

A、系统误差主要是由电压表的分流引起的

B、系统误差主要是由电流表的分压引起的图6

C、系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的

D、系统误差主要是由读数时的估读引起的

2、为探究小电珠L的伏安特性，连好如图7所示的电路后闭合开关S，通

过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电

珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是

图中的（）

图7

3、在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：

电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线、要求能测出尽可能多组数据、图8是没有连接完整的实物电路、（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）

图8

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；

（2）连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示

数，电流表几乎不偏转，那么故障的原因可能是________________________________

_____________________________________________________________________；

（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向____端滑动（选填“左”“右”）；

（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图9所示的U－I图象、根据U－I图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是________W；

图9

（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______________________________

_______________________________________________________________________.

4、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6V1.5W”字样的小电珠、导线和开关外，还有以下器材：

A、直流电源（6V，内阻不计）

B、直流电流表（量程为3A，内阻0.1Ω以下）

C、直流电流表（量程为300mA，内阻约为5Ω）

D、直流电压表（量程为10V，内阻约为15kΩ）

E、滑动变阻器（10Ω，2A）

F、滑动变阻器（1kΩ，0.5A）

实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量、

（1）实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用______、（均用序号表示）

（2）在虚线框内画出实验电路图、

（3）试将如图10所示的器材连成实物电路、

图10

图11

5、发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件、它的电路符号如图11所示，正常使用时,带“＋”的一端接高电势，带“－”的一端接低电势,某同学用实验方法探究二极管的伏安特性,现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.

U/V

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.6

2.8

3.0

I/mA

0

0.9

2.3

4.3

6.8

13.0

19.0

24.0

30.0

37.0

（1）在虚线框内画出实验电路图、（除电源、开关、滑动变阻器外；实验用电压表V：

内阻RV约为10kΩ，电流表mA：

内阻RA约为100Ω）

（2）在图12中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线、

图12

（3）根据

（2）中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端

电压的关系：

__________________________________________________________

______________________________________________________________________.

6、（2017·福建·19

（2））某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验

中：

（1）在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，那么应将选择开关旋至________挡进行测量、（填选项前的字母）

A、直流电压10VB、直流电流5mA

C、欧姆×100D、欧姆×1

（2）该同学采用图13所示的电路进行测量、图中R为滑动变阻器（阻值范围0～20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，

为电压表（量程6V，电阻20kΩ），

为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关、

图13

Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最______端；（填“左”或“右”）

Ⅱ.在实验过程中，各元件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；（图中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格

中请填写图13中的数字）

Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图14所示，那么小

电珠的电阻值随工作电压的增大而________、（填“不变”、“增

大”或“减小”）图14

答案

课堂探究

例1

（1）如下图

（2）A端

（3）如下图

（4）1.64×103（1.58×103～1.65×103均对）

例2

（1）如下图所示

（2）减小BD

（3）如下图

例3

（1）如下图

（2）R1R4

（3）（I2－I1）R1－I1RA1

I1、I2分别是A1、A2的读数，R1、RA1分别是R1、A1的阻值

随堂训练

1、A2.C

3、

（1）连线如下图

（2）c段导线断路或灯泡损坏

（3）右（4）0.5（5）小灯泡的电阻会随温度的升高而增大

4、

（1）CE

（2）（3）见解析图

5、

（1）实验电路图如下图

（2）伏安特性曲线如下图

（3）发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小

6、

（1）D

（2）Ⅰ.左Ⅱ.15（或51）Ⅲ.增大