2022-2023年高考物理一轮复习 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共41页。PPT课件主要包含了实验目的，实验器材，注意事项，误差分析，答案如图，巩固基础，81～085，ABD，提升能力，非线性减小等内容，欢迎下载使用。
描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．二、实验原理实验电路(如图所示)：电流表采用外接(小灯泡电阻很小)，滑动变阻器采用分压式(使电压能从零开始连续变化)2. 实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的I－U坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来．
学生电源(4～6 V直流)，小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)，电流表(内阻较小)，电压表(内阻很大)，滑动变阻器，开关和导线．四、实验步骤1. 连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路．(注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零)．2. 测量数据：闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压U和电流I值．
3. 重复测量：用同样的方法测量并记录12组U值和I值.
4. 整理器材：断开开关S，整理好器材．5. 描绘曲线：在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到I－U图线．
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外接法．2. 本实验要作出I－U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分压式接法．3. 为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端．4. 加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．5. 连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要出现折线．
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，则电流表示数偏大．2. 测量时读数带来误差．3. 在坐标纸上描点、作图时带来误差．
例1 在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的小灯泡标有“6 V，3 W”，其它供选用的器材有：电压表V1(0－15 V，内阻30 kΩ)，电压表V2(0－6 V，内阻20 kΩ)，电流表A1(0－3 A，内阻0.2 Ω)，电流表A2(0－0.6 A，内阻1 Ω)，滑动变阻器R1(0－1 000 Ω，0.5 A)，滑动变阻器R2(0－20 Ω，2 A)，学生电源E(6－8 V)，电键S和导线若干．为使给出的曲线尽量准确．在上述器材中，电压表应选______，电流表应选________，变阻器应选________．
题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计
【解析】要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压必须从0开始连续变化，所以要采用分压式电路，滑动变阻器选R2，操作方便一些，从小灯泡的规格知，小灯泡两端电压最大值6 V，电流最大值0.5 A，为使读数尽可能地准确，以减小误差，电压表选V2，电流表选A2.
【答案】V2　A2　R2
【方法与知识感悟】①依实验要达到的目的，判断滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作的角度，确定选哪个滑动变阻器．②依用电器的规格及实验的进行过程，从“安全、精确”的角度，确定选哪个电流表、电压表．
例2 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如下表所示：
(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；
题型二：数据的处理及实验结论
(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出灯丝的特征，并解释形成的原因．
【解析】(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线如图所示：(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高很快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢．
1．某同学利用图甲所示的电路研究灯泡L1(6 V,1.5 W)、L2(6 V,10 W)的发光情况(假设灯泡电阻恒定)，图乙为实物图．(1)他分别将L1、L2接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能正常发光．在图乙中用笔画线代替导线将电路连线补充完整．
(2)接着他将L1和L2串联后接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是 ．(3)现有如下器材：电源E(6 V，内阻不计)，灯泡L1(6 V,1.5 W)、L2(6 V,10 W)、L2(6 V,10 W)，单刀双掷开关S，在图丙中设计一个机动车转向灯的控制电路：当
因为R2的电阻是3.6 Ω，R1的电阻24 Ω，
两者串联后，总电压6 V，R2的电压只有0.8 V，所以
R2不亮(实际电源远小于额定电压)
单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮．
【解析】(1)见答案图(2)因为R2的电阻是3.6 Ω，R1的电阻24 Ω，两者串联后，总电压6 V，R2的电压只有0.8 V，所以R2不亮(实际电源远小于额定电压)(3)
2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图甲所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零. 闭合开关后：
(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是 导线断路.
(2)某同学测出电源和小灯泡的U－I图线如图乙所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0A，则R＝ Ω.
*(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图丙中的(a)、(b)、(c)所示，下列说法正确的是( )A．a可以作为标准电阻使用B．b能作为标准电阻使用C．b的阻值随电压升高而增大D．c的阻值随电压升高而增大
*3.如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，电源电动势为E，内阻不计，两电表可看做理想电表，那么下列说法中正确的是( )
A．闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最左端B．该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法C．将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮D．将滑动变阻器的滑片向右滑运时，小灯泡变暗
1．如图所示，电流表的示数是 A，电压表的示数是 V.
2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)C．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω)D．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)E．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)F．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)G．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．(1)实验中电流表应选用____，电压表应选用____，滑动变阻器应选用 (均用序号字母表示)．(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路．
(3)某同学通过实验作出的小灯泡的伏安特性曲线如下图所示．现把实验中使用的小灯泡接到如右图所示的电路中，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝9 Ω，此时灯泡的实际功率为 W．(结果保留两位有效数字)
*3.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( )A．电源1与电源2的内阻之比是11∶7B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
4．下图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.
(1)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， ；
使它靠近滑动变阻器左端的接线柱
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ；③断开开关，…… .根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．(3) 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．
增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压
5．一个标有“3.8 V,0.3 A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：
实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确．(1)现在有图所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有 ．
(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表 ，电流表 ，滑动变阻器 .(填器材名称代号)
(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I－U图线，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为 、 .
【解析】(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，a、b图错误，c图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选d图．(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8 V,0.3 A”，因此，电压表选择V1；电流表选择A1；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器R1.(3)根据R＝U/I得A点电阻为6.3 Ω(结果为5.9～6.5 Ω都对)；B点电阻为10 Ω.
6．发光晶体二极管是用于电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号如图甲所示，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的数据如表中所示.
(1)在图乙中的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：内阻RV约为10 kΩ，电流表：内阻RA约为100 Ω)
(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线．
(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 ．
发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现
【解析】(1)同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100～500 Ω之间，故电流表的内阻对测量结果影响较大，利用电流表外接法误差较小．而测量数据应从0开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的数据．(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出U－I图线．
7．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线．他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
现备有下列器材A．低压直流电源：电压6 V，内阻不计B．电流表：量程为0－0.6 A－3 A，0.6 A内阻约为10 Ω，3 A内阻约为2 ΩC．电压表：量程为0－3 V－15 V，3 V内阻约为7.2 kΩ，15 V内阻约为36 kΩD．滑动变阻器：阻值为0～10 Ω，额定电流为3 AE．电键K，导线若干
(1)按提供的器材在实物图(a)上连接正确的实验电路，要求测量误差尽可能小．
(2)利用这些数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线如图(b)所示，分析曲线说明通过电器元件Z的电流随电压变化的特点 __
电流随电压的增大非线性增大
(3)若把电器元件Z接入如图(c)所示的电路中时，通过Z的电流为0.10 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则此时灯泡L的功率为 W.
8．太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表，电压表，滑动变阻器R，开关S及导线若干．(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图．
(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I－U图象．由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻 (填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为 Ω.
1.0×103(965～1040)