2022-2023年高考物理一轮复习 第8章恒定电流实验9描绘小电珠的伏安特性曲线课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第8章恒定电流实验9描绘小电珠的伏安特性曲线课件，共44页。PPT课件主要包含了实验解读·核心突破，分类研析·拓展提升等内容，欢迎下载使用。
●误差分析1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差,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.
类型一 常规实验[例1] LED灯的核心部件是发光二极管.某同学欲测量一只工作电压为2.9 V的发光二极管的正向伏安特性曲线,所用器材有:电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(用多用电表的直流25 mA挡替代,内阻约为5 Ω),滑动变阻器(0～20 Ω),电池组(内阻不计),开关和导线若干.他设计的电路如图(a)所示.回答下列问题:
(1)根据图(a),在实物图(b)上完成连线;(2)调节变阻器的滑片至最　　　　端(选填“左”或“右”),将多用电表选择开关拔至直流25 mA挡,闭合开关; (3)某次测量中,多用电表示数如图(c),则通过二极管的电流为　　　　mA; (4)该同学得到的正向伏安特性曲线如图(d)所示.由曲线可知,随着两端电压增加,二极管的正向电阻　　　(选填“增大”“减小”或“不变”);当两端电压为2.9 V时,正向电阻为　　　　kΩ(结果取两位有效数字);
(5)若实验过程中发现,将变阻器滑片从一端移到另一端,二极管亮度几乎不变,电压表示数在2.7～2.9 V之间变化,试简要描述一种可能的电路故障:  　. 解析:(1)根据多用电表表笔“红进黑出”的接法可知,黑表笔接二极管,红表笔接滑动变阻器,滑动变阻器采用分压式接法,则连线如图所示;
(5)由于二极管的正向电阻约为0.15 kΩ,远大于滑动变阻器的最大阻值,因此若实验中,将变阻器滑片从一端移到另一端,二极管亮度几乎不变,电压表示数在2.7～2.9 V之间变化,则有可能是滑动变阻器与二极管串联,导致电路中总电阻较大,总电流较小,所以电压表的示数变化较小,故障可能是连接电源负极与变阻器的导线断路.答案:(1)连线见解析　(2)左　(3)16.5(4)减小　0.15(5)连接电源负极与变阻器的导线断路
[例2] 某同学进行“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,实验器材有:电压表V:量程为3 V,内阻为3 kΩ电流表A:量程为0.6 A,内阻约为2 Ω定值电阻R0:阻值为1 kΩ小灯泡L:额定电压为3.8 V滑动变阻器R:阻值范围为0～10 Ω电池:电动势E为6 V开关S,导线若干
(1)该同学按如图(甲)所示的电路图进行实验,当电压表示数为1.20 V时,小灯泡两端的电压为　　　　V(保留三位有效数字). (2)通过正确实验操作和读数,得到了几组电压表的示数和电流表的示数,部分数据如表所示:在图(乙)中画出小灯泡的伏安特性曲线.
(3)若把这个小灯泡串联一阻值为9 Ω的电阻,然后接入电动势为3 V、内阻为1.0 Ω的干电池,连接成闭合电路,此时小灯泡的电阻为　　　　Ω,实际功率为　　　W(结果均保留两位有效数字). 
答案:(1)1.60(2)见解析图1(3)6.5　0.21
题组训练 1.某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图(甲)所示,现已完成部分导线的连接.(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图(甲)实物接线图中完成余下导线的连接.
(2)某次测量,电流表指针偏转如图(乙)所示,则电流表的示数为　　　　A. (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图(丙)所示,根据图线判断,将　　　　只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为　　　　 W(保留两位小数). 解析:(1)根据题意,实验电路为分压电路,电流表外接,按照电流流向即可完成连线,在连线时要注意电表的极性,并注意接线要连到接线柱上.
答案:(1)见解析　(2)0.44　(3)4　2.25(2.22～2.28均正确)
2.某研究性学习小组的同学们设计了描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验,待测小灯泡的额定电压为3.8 V.要求测量结果尽量精确,并绘制出小灯泡两端电压在0～3.8 V范围内完整的伏安特性曲线.(1)若实验室的电压表、电流表和滑动变阻器都满足实验要求,则在如图所示的两种实验方案中,应选择　　　　[选填“(甲)”或“(乙)”]图所示电路进行实验. 
(2)若实验中只提供了量程为3 V,内阻为3 000 Ω的电压表V1,为了绘制完整的伏安特性曲线,需要将电压表V1改装成量程为4 V的电压表V2,则应将电压表V1　　　(选填“串联”或“并联”)一个阻值为　　　Ω的定值电阻,才能实现改装的要求. (3)小组的同学们正确描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示,根据这个特性曲线,同学们对小灯泡的实际功率与其两端的电压的关系,或与通过其电流的关系,猜想出了如图所示的关系图象,其中可能正确的是　　　.(选填选项下面的字母序号) 
(4)某同学将该小灯泡与一个阻值为4.0 Ω的定值电阻串联后,接在一个电动势为3.0 V、内阻为1.0 Ω的电源上,组成一个闭合电路,则此时该小灯泡实际功率约为　　　　W.(保留2位有效数字) 解析:(1)由于实验是测量小灯泡的伏安特性曲线,电压需要从0开始测量,故滑动变阻器应为分压式接法,则应选用(甲)图所示电路.
(4)对电源有U=E-Ir=3.0-5.0I,即I=0.6-0.2 U,在灯泡的伏安特性曲线上作电源的IU图线,如图所示,其与灯泡的伏安特性曲线的交点即为灯泡的两端电压和电流,得U=2.2 V,I=0.156 A,故小灯泡的实际电功率为P=0.34 W.答案:(1)(甲)　(2)串联　1 000　(3)AB　(4)0.34
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,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(a)所示.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4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路图,调节滑动变阻器R的阻值,可以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2位小数) 
答案:(1)见解析(2)增大　增大　(3)0.39　1.17
[例4] 某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线.(1)甲同学要描绘一个标有“3.6 V,1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线,要求加在灯泡两端的电压在0～3.6 V之间调节.除了导线和开关外,还有下列器材可供选择:电压表V(量程5 V,内阻约为5 kΩ)直流电源E(电动势4.5 V,内阻不计)电流表A1(量程350 mA,内阻约为1 Ω)电流表A2(量程150 mA,内阻约为2 Ω)滑动变阻器R1(阻值0～200 Ω)滑动变阻器R2(阻值0～10 Ω)
实验中电流表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　;(填写器材代号) 以下的四个电路中应选用　　　　进行实验. 
(2)乙同学利用甲同学的电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线,如图1所示.然后他用图2的电路给三个元件分别供电,并将元件1和元件2供电时的各自一组电流和电压值分别标在图上的A点和B点.已知R0=9.0 Ω,则该电源的电动势E=　　　V,内电阻r=　　　Ω.这个电源给元件3供电时,元件3的电功率P=　　　W. 
(2)根据闭合电路欧姆定律,测量元件1时有E=IARA+IAr+IAR0,而IA=0.08 A,UA=2.2 V,则RA=27.5 Ω,测量元件2时有E=IBRB+IBr+IBR0,据图可知IB=0.15 A,UB=1.5 V,则RB=10 Ω,代入数据后可求电源电动势E=3.0 V,电源内阻r=1.0 Ω.在题图1中,过A,B两点画一直线交于坐标轴,如图所示,该直线与1,2,3元件的图象交点正是这几个元件接在该电源上的实际工作状态,可以看出元件3的实际工作状态点约为(1.0,0.2),所以元件3的功率为P=UI=0.2 W.答案:(1)A1　R2　A　(2)3.0　1.0　0.2
题组训练1.要测绘一个标有“2.5 V　2 W”小灯泡的伏安特性曲线.己选用的器材有:直流电源(3 V,内阻不计)电流表A1(量程为0.6 A,内阻为0.6 Ω)电流表A2(量程为300 mA.内阻未知)电压表V(量程0～3 V,内阻约3 kΩ)滑动变阻器R(0～5 Ω,允许最大电流3 A)开关、导线若干.其实验步骤如下:
(1)由于电流表A1的量程不足.小组成员把A1,A2并联后再接入电路,请按此要求用笔画线代替导线在实物图(甲)中完成余下导线的连接.
(2)正确连接好电路,并将滑动变阻器滑片滑至最　　　端,闭合开关S,调节滑片.发现当A1示数为0.50 A时,A2的示数为200 mA,由此可知A2的内阻为　　　 Ω. (3)若将并联后的两个电流表当成一个新电表,则该新电表的量程为　　A;为使其量程达到最大,可将图(乙)中　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)处断开后再串联接入一个阻值合适的电阻. 
解析:(1)由于小灯泡的电阻相对于电压表内阻来说很小,电流表采用外接法,连接实物图如图所示.
答案:(1)见解析　(2)右　1.5　(3)0.84　Ⅰ
2.硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件.某实验小组设计如图(甲)电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表V1量程选用3 V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计.(1)根据图(甲),用笔画线代替导线,将图(乙)连接成完整电路.
解析:(1)实物图如图(甲)所示