【物理】2020届一轮复习人教版实验：描绘灯泡伏安特性曲线学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验：描绘灯泡伏安特性曲线学案

‎2020届一轮复习人教版 实验：描绘灯泡伏安特性曲线 学案 ‎1．实验器材：‎ 小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。‎ ‎2．实验数据处理：‎ ‎（1）在坐标纸上以U（自变量）为横轴，I（因变量）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，就得到伏安特性曲线。‎ ‎3．实验注意事项：‎ ‎（1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。‎ ‎（2）要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。‎ ‎（3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。‎ ‎（4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的以上。‎ ‎4．误差分析：‎ ‎（1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。‎ ‎（2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。‎ ‎（3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。‎ ‎1．电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。‎ ‎2．滑动变阻器应采用分压式连接 本实验要作出UI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接法。‎ 3． 保护元件安全：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a端。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。‎ 4． 实物连线的原则：‎ ‎（1）先串后并，接线到柱，注意量程和正负。‎ ‎（2）对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。‎ ‎（3）对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，‎ 根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。 ‎ ‎4．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；‎ ‎【答案】（1）； （2）0.44 ‎ ‎ ‎ ‎（2）由图示表盘可知，其量程为0.6A，分度值为0.02A，示数为0.44A；‎ ‎5．要描绘一个标有“2.5V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，除电池组（电动势4V，内阻约2Ω）、小灯泡、导线、电键外，实验室还准备有如下器材：‎ A.电压表（量程为0~3V，内阻约3kΩ）‎ B.电压表（量程为0~15V，内阻约15kΩ）‎ C.电流表（量程为0~0.6A，内阻约0.5Ω）‎ D.电流表（量程为0~50mA，内阻为8Ω）‎ E.定值电阻2Ω F.定值电阻18Ω G.滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流1A）‎ H.滑动变阻器（最大阻值2000Ω，额定电流0.6A）‎ ‎（1）上述A~H所给器材中，所需要的器材有___________。‎ ‎（2）为了精确描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请将你设计的电路图画在如图1所示方框内______。‎ ‎（3）实验过程中，电压表读数用U表示，电流表读数用I表示，电压表内阻用RV表示，电流表内阻用RA表示，定值电阻用R表示，则小灯泡的电阻值应该用___________表示。‎ ‎（4）如图2所示为某灯泡的U-I曲线，现将两个这样的灯泡串联后接到E=4V，r=4Ω的电池组两端，闭合开关后，每个小灯泡消耗的功率是___________W（保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）ADEG （2）见解析图； （3） （4）0.34（0.32-0.35均可） ‎ ‎（1）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选择A；灯泡的额定电流为，若用C量程过大，而用D量程过小，故可用D与定值电阻E并联，这样相当改装成了一个量程为的电流表；滑动变阻器选择阻值较小的G接成分压电路；故选ADEG；‎ ‎（2）电路图如图；‎ ‎（3）根据电路的结构以及欧姆定律可知：，解得； ‎ ‎6．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中．除有一标有“3V 1.8 W”的小灯泡、电源、导线和开关外，还有电流表A（0～0.6 A，内阻约为0.1）、电压表V（0～3 V，内阻约为4 k）、滑动变阻器R（0～10，2 A）。实验要求保证器材的安全，灯泡两端的电压能从0开始连续调节，测量结果尽量准确。‎ ‎（1）为尽可能地减小误差，实验中采用电流表____________（选填“内接”或“外接"）法，采用正确的方式测出的电阻值___________ （选填“大于"“小于”或“等于"）电阻的真实值。‎ ‎（2）设计并在方框中画出一个合理的电路图__________。‎ ‎ ‎ ‎（3）某同学根据电路图连接实物图时，并未连接完整，请用笔画线代替导线完成实物图的连接_________。‎ ‎【答案】（1）外接 小于 （2）如图； （3）如图； ‎ ‎【解析】‎ 根据灯泡与电表内阻的关系选择连接方式，再根据欧姆定律分析．电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，然后连接实物电路图；闭合开关前，分压电路分得的电压应为零．‎ ‎（1）灯泡正常发光时电阻R==5Ω，灯泡电阻远小于电压表内阻，则电流表采用外接法，采用外接法时，通过灯泡实际电流小于电表读数，根据欧姆定律R=U/I得测出的电阻值小于电阻的真实值.‎ ‎（2）电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示；‎ ‎ （3）根据电路图连接实物图： ‎ ‎7．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线现有下列器材供选用：‎ A.电压表0-5V，内阻约10KΩ       ‎ B、电压表0-15V，内阻约20KΩ   ‎ C、电流表0-3A，内阻约 1Ω        ‎ D、 电流表0-0.6A，内阻约0.4Ω ‎ E、滑动变阻器10Ω2A             ‎ F、 滑动变阻器500Ω1A G、学生电源直流6V、开关、导线若干 实验中所用电压表应选______，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______．实验电路应采用电流表______接法填“内”或“外”．‎ ‎【答案】A D E 外接 ‎ ‎8．某同学研究电子元件R1（3V，1.6W）的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材：‎ A．直流电源（3V，内阻不计）‎ B．电流表G（满偏电流3 mA，内阻r＝10 Ω）‎ C．电流表A（0～0.6 A，内阻未知）‎ D．滑动变阻器R（0~20 Ω，5 A）‎ E．滑动变阻器R′（0～200 Ω，1 A）‎ F．定值电阻R0（阻值为990 Ω）‎ G．定值电阻R0′（阻值为1990 Ω）‎ H．开关与导线若干 ‎（1）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，定值电阻应选用___________，滑动变阻器应选用___________（填写器材前面的字母序号）。‎ ‎（2）根据题目提供的实验器材，请在方框内设计出描绘电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）‎ ‎（3）在正确操作的情况下，某同学根据实验所得的数据画出该电子元件的伏安特性曲线如图所示。若将上述电子元件R1和另一个阻值为5Ω的定值电阻串联在电动势为3V，内阻为1Ω的直流电源上，则此时电子元件R1的阻值为___________Ω。（结果均保留三位有效数字）‎ ‎【答案】F，D 2.50~2.60 ‎ ‎（1）电流表G（满偏电流3 mA，内阻r＝10 Ω）与定值电阻R0（阻值为990 Ω）串联，相当与量程为的电压表；故定值电阻选F；滑动变阻器要接成分压电路，则可选择阻值较小的D即可； ‎ ‎（2）电子元件的电阻为，远小于电压表内阻1000Ω，可采用电流表外接电路，电路图如图；‎ ‎（3）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源（电动势3V，定值电阻做为电源内阻，电源等效内阻为6Ω）的伏安特性曲线，如图所示；‎ 由图可知，灯泡的电压为0.9V，电流为0.35A，故电阻. ‎ ‎2．（浙江省杭州市2019届高三上学期物理模拟）某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图，规范操作，准确测量，得到一系列数据，如图乙中的散点K1。‎ ‎ ‎ 甲 乙 同学们对实验进行了下述改进。‎ 如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然安放在灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在100。规范操作，准确测量，得到一组数据，如图丁中的一组散点K2 。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。‎ ‎ ‎ 丙 丁 ‎（1）根据乙图并分析随着电压升高，小灯泡的电阻__________；改进和实验后根据丁图分析，随着电压升高，小灯泡的电阻__________（填“变大、变小、基本不变”）‎ ‎（2）对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是____________。由实验结果可知，小灯泡是_____（选填“线性元件”或“非线性元件”）。‎ ‎【答案】（1）变大 基本不变 （2）k1中温度越来越高而k2中温度基本不变 线性元件 ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）用平滑曲线将各点相连，如图所示；因I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，故由图可知，电阻越来越大； ‎ 同理由描点法作出图象如图；由图可知，电阻基本保持不变； ‎ ‎3．（浙江杭州2019届上学期高三物理模拟）某实验小组进行“测绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。所用小灯泡的额定电压为5V，除了图甲中所提供的器材外，还有一个多用电表。‎ ‎（1）先将小灯泡从电路中单独取出，用多用电表的欧姆档测量其阻值，选择开关和指针位置如图乙所示，则小灯炮阻值为_______Ω ‎（2）连接好如图甲所示的电路图，开关闭合前滑动变阻器滑片应置于变阻器的最________端（选填“左”、或“右”）‎ ‎（3）某同学根据测量结果绘制出的U-I图象如图丙所示，发现小灯泡在额定电压下的阻值跟多用电表测出的阻值相差较大，对这一结果解释合理的是：______ ‎ A．多用电表只能粗测阻值，测出的阻值很不准确 B．伏安法测电阻存在误差，所以由图丙得到的阻值很不准确 C．用多用电表来测电压存在误差，所以由图丙得到的阻值很不准确 D．多用电表测的是常温下的灯泡阻值，而小灯泡在额定电压下发光时温度较高，阻值较大 ‎【答案】1.2 左 D ‎ ‎4．（浙江省嘉兴市2019届高三普通高校招生选考科目教学测试）某小组在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中选用额定电压为2V的小灯泡按图甲所示的电路图完成接线。‎ ‎（1）有人试图使用多用电表测量小灯泡的电阻，小张同学保持开关S闭合，将多用电表的红、黑表笔接触电路中M、N两点进行测量；小刘同学断开开关S后，将多用电表的红、黑表笔接触电路中M、N两点进行测量，则__________。‎ A.小张同学的操作是正确的 B.小刘同学的操作是正确的 C.小张和小刘同学的操作都是错误的 ‎（2）实验组按图甲进行测量，在某次测量中，电压表的示数如图乙所示，其读数为_______V。‎ ‎ ‎ ‎（3）小李同学将电压从0开始逐渐增加到2.5V，将此过程中的测量数据在Ⅰ-U图象中描点并连接成平滑曲线；在同一测量电路，小王同学将电压从2.5V开始逐渐减小到0，将此过程中的测量数据在同一个I-U图象中描点并连接成另一条平滑曲线，如图丙所示。已知两位同学的操作规范，记录正确，则小王同学所描绘的图线是_______（填“A”或“B”），两条线不重合的主要原因是_______________。‎ ‎【答案】（1）C （2）1.80 （3）B小王由2.5V减小到0的过程中，由于灯泡散热不及时，与小李相比再相同电压下灯泡的温度更高一些，电阻值也更大一些 ‎5．（浙江省温州九校2019届高三上学期10月第一次联考）小明同学用伏安法测定额定电压为2.5V的小灯泡伏安特性曲线。‎ ‎（1） 图甲是连接好的实物电路图，在开关闭合前，小明同学又再次仔细检查了电路的连接，发现电路有误。请你帮他纠正错误 ____________________________ （任意写出两处即可）‎ ‎（2）为使测量尽量准确，滑动变阻器应选用图乙中的___________（填“R1”或“R2”）；‎ ‎（3）在纠正错误后，小明同学进行了多次的实验，某次得到电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为 ___________V。‎ ‎（4）若小明在实验过程中，不知道应该采用电流表内接还是 外接，他于是两种接法各做了一次，根据数据，分别得到了伏安特性曲线“1”和“2”。则实验中误差较小的操作应选择曲线 ________填“1”或“2”）‎ ‎【答案】（1）电源的正负两极对换；滑动变阻器应该选择分压式接法；（2） ；（3）2.36—2.39；（4）1；‎ ‎（4）由于灯泡电阻较小，为了减小误差，实验中应选用电流表外接，在电压表示数相同时，电流表外接时，电流表的示数较大，故应选1。 ‎ ‎9．（浙江稽阳联谊学校2018年3月高三第二学期选考联考）“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验中，已知小灯泡额定电压为3V。‎ ‎（1）某同学连好了实物图，如图，请指出其中的两条连线错误（写数字即可）：a__________ b___________‎ ‎（2）闭合开关后，移动滑片，使流过电流表的电流__________‎ A.从0开始慢慢增加到额定电流 B.从额定电流开始慢慢减小到0‎ C.随意移动滑片，测出想测的电压电流值即可 ‎（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示，请仔细观察该图像，然后描述小灯泡的电阻变化规律：_____________________________‎ ‎（4）当电压为2.4V时，小灯泡的电阻为_________Ω。（结果保留一位小数）‎ ‎【答案】 （1）4 7 （2）A （3）电压很小时，小灯泡电阻不变，当电压较大时，随着电压增大，小灯泡电阻逐渐变大（意思对就得分） （4）12.6Ω ‎【解析】（1）a；图中导线4应该接在滑动变阻器上面两个接线柱的其中之一上面； b：导线7应该连接在小灯泡右边的接线柱上；‎