人教版高考物理一轮复习第8章恒定电流实验11描绘小灯泡的伏安特性曲线课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第8章恒定电流实验11描绘小灯泡的伏安特性曲线课件，共44页。PPT课件主要包含了小阻值，外接法，考点一，教材原型实验，分压式，方法总结，～15V，考点二，实验拓展创新，I2－I1等内容，欢迎下载使用。
1 实验知识·自主回顾
一、实验目的1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法。2．掌握伏安特性曲线的描绘方法。3．理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线。
二、实验原理根据欧姆定律，在纯电阻电路中，当电阻的阻值恒定时，电阻两端的电压和通过电阻的电流成线性关系，U－I图像是一条直线；如果电阻的阻值是变化的，U－I图像不再是一条直线。本实验用伏安法测出小灯泡两端电压及电流，描绘出小灯泡的U－I图像。实验电路如图所示。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍，所以，它的伏安特性曲线是一条曲线。
三、实验步骤1．按如图所示的电路原理图连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的____端。2．闭合开关，移动滑片P，读出十几组U、I值，并记录在表格中。3．建立U－I坐标系，将所得几组U、I值在坐标上描出所对应的点。4．用平滑的曲线将各点连接起来，即为U－I图像。
四、数据处理实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横、纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且分布疏密程度均匀一些。
五、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0.6 A。(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)滑动变阻器，分压式接法要选用_________滑动变阻器。
六、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。3．在坐标纸上描点、作图带来操作误差。
七、注意事项1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表_________。2．本实验要作出U－I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用_______接法。3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的A端。4．I－U图像在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差。
5．电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定。6．当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关。7．误差较大的点要舍去，I－U图像应是平滑曲线而非折线。8．建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。
2 核心考点·重点突破
(2021·甘肃模拟)为描绘一只规格为“2.8 V　1.6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，某同学给了以下器材：A．干电池组E(电动势3 V)B．滑动变阻器R(最大电阻5 Ω)C．电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约0.5 Ω)D．电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.1 Ω)E．电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)F．电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)G．开关一个，导线若干。
(1)实验应选用的电流表是____，电压表是____。(填器材前面的字母序号)(2)测量电路应采用电流表_______(填“内接”或“外接”)法，控制电路应采用滑动变阻器_________(填“限流式”或“分压式”)接法。(3)如图，作出的I－U图像中____(填“a”“b”或“c”)图线比较符合小灯泡的伏安特性曲线。
仪器选取及电路选取需要注意的三个问题
〔变式训练1〕为了描绘一个“12 V　6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，现提供以下器材进行实验。直流电源E：电动势15 V，内阻不计；电流表A：量程分别为0～0.6 A和0～3 A，内阻分别约为0.50 Ω和0.1 Ω；电压表V：量程0～3 V，内阻为3 kΩ；定值电阻R0：阻值为12 kΩ；滑动变阻器R：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流1 A；开关一个；导线若干。
(1)由于电压表的量程偏小，要用所给电压表V和定值电阻R0改装成一个较大量程的电压表V′，改装后的电压表量程为__________；(2)在方框里画出符合本实验要求的电路图；[答案]　
(3)根据测得的电压表V的示数和电流表A的示数，描出I－U曲线如图甲所示。某次测量时，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为_______ A，此时小灯泡的电阻为________ Ω。
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始测量，滑动变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡的电阻与电流表内阻相差较小，电流表采用外接法，如图所示。
在本实验电路的基础上，进行改进与拓展，常见的命题角度有：(1)改变实验电路：如在电表内阻已知的情况下，利用定值电阻改装电表量程。(2)改变实验目的：如可以研究电阻的电功率。(3)改变被测元件：可以探究其他元件的伏安特性。
(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_______(选填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_______(选填“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)
3 2年高考·1年模拟
1．(2020·全国卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性，所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻Rg1＝10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA，内阻Rg2＝1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图(a)所示。
(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线。
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝______________，流过小灯泡的电流I＝_________。为保证小灯泡的安全，I1不能超过______ mA。(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2，所得实验数据在下表中给出。根据实验数据可算得，当I1＝173 mA时，灯丝电阻R＝_______ Ω(保留1位小数)。
I1(Rg1＋R0)　
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于______ Ω(保留1位小数)。[解析]　本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的器材选择、电路连接、实验原理及数据处理。(1)连接电路时要注意各线不要交叉，连接电表时注意电表的正、负接线柱。
3．(2020·辽宁模拟)一探究小组要描绘一个标有“5 V　2.5 W”小马达(电动机，线圈电阻恒定)的伏安特性曲线，马达两端的电压需要从零逐渐增加到5 V。现有下列器材：A．电源(电动势6 V)B．电压表(量程0～6 V)C．电流表A1(量程0～3 A)D．电流表A2(量程0～0.6 A)E．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)F．滑动变阻器R2(最大阻值200 Ω)G．开关和导线若干
(1)实验中电流表应选____(填“C”或“D”)，滑动变阻器应选____(填“E”或“F”)。(2)请在图甲方框中画出完整的实验电路图。 [答案]　
(3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数大于0.5 V时马达才开始转动，该小组用所测数据描绘的伏安特性曲线如图乙所示，由图像可得马达线圈的电阻为_______ Ω，马达正常工作时的机械功率为_______ W。(结果保留三位有效数字)