高考物理一轮复习-实验八-描绘小电珠的伏安特性曲线.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线,1.实验目的：通过实验来描绘小电珠的伏安特性曲线，并,分析曲线的变化规律.,非线性,2.实验原理：金属物质的电阻率随温度的升高而增大，从,而使得一段金属导体的电阻随温度的变化而发生相应的变化.,对一只小电珠来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻可以,相差几倍到几十倍.它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝,的电阻是_的.本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来,研究钨丝小电珠在某一电压变化范围内，其电阻的变化，从而,了解它的导电特性.,3.实验器材：小电珠、_、_、滑动变阻器、,电源、开关、导线、坐,标纸,.,4.实验步骤,电流表,电压表,(1)按电路图连接好电路.实验电路图如图 S8-1 所示；实物,接线图如图 S8-2 所示.,图 S8-1,图 S8-2,(2)检查无误后，将滑片调节至最左端，闭合开关，读出一,组,U,、,I,值，记录于表格.,(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的,U,、,I,值，记录于表格.,(4)断开开关，整理好器材.,(5)在坐标纸上以,I,为横轴，以,U,为纵轴，并选取适当的单,位.,(6)用描点法在坐标纸上标出各组,U,、,I,值的对应点位置.,(7)用平滑曲线将各点依次连接起来.,次数,n,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,电压,U,/V,电流,I,/A,(8)分析小电珠伏安特性曲线的变化规律.记录表格：,对,“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验，应明,确以下几点：,图线应为一条过原点的,_,_.,但由于小电珠的灯丝在其两端,直线,电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近,2000，灯丝电阻率有明显_，故小电珠的伏安特,性曲线应为,_.,增大,曲线,实验用的小电珠通常为“3.8 V 0.3 A”的小电珠，其在白,炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差，测,量电路应采用电流表,.,外接法,分压式,为使小电珠上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器,应采用,连接.,考点,1,数据处理与误差分析,A.电压表,B.电流表,C.电流表,(量程 3 V，内阻约 3 k),(量程 150 mA，内阻约 2),(量程 500 mA，内阻约 0.6),D.滑动变阻器,R,1,(020),E.滑动变阻器,R,2,(0100),F.电源,E,(电动势 4.0 V，内阻不计),G.开关 S 和导线若干,H.待测灯泡 L(额定功率 0.75 W，额定电压未知),次序,1,2,3,4,5,6,7,U,/V,0.20,0.60,1.00,1.40,1.80,2.20,2.70,I,/mA,80,155,195,227,255,279,310,(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增,加，当电压达到 1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当达到 2.70 V,时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在,下面的表格中.,请你根据表中实验数据在图 S8-3 中作出灯泡的,U,-,I,图线.,图 S8-3,(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结,果大于 1.22 V，其原因是：_,_.,解析：,因为灯泡两端的电压要从零开始调节，故必须用分,压法，因为是小电阻，故用外接法，根据测量数据可知通过灯,泡的电流达到 310 mA，因此选用,，分压法为调节方便选用小,的滑动变阻器；先将测量数据描在,U,-,I,坐标系中，然后用平滑,的曲线将各点连接；根据描得的图线可知当灯泡两端的电压为,2.5 V 时，灯泡的额定电流为 0.3 A，此时灯泡的额定功率为,0.75 W；灯泡的电阻随温度的升高而增大，当灯泡两端的电压,增大时，灯泡的温度也升高，,故正常工作时的电阻大于常温下,的电阻，根据额定功率计算额定电压时，得用正常工作时的电,阻，不能用常温下的电阻,.,答案：,(1)如图 D32 甲所示.,R,1,(2)如图 D32 乙所示.,(3)2.5(2.42.6 均正确)灯泡的冷态,电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度的升高而变大),甲,乙,图,D32,方法技巧：,在描点时，一是不要忘记,(0,0),这个点；二是连,线时用平滑的曲线连接，使尽量多的点落在曲线上，不在曲线,上的点均匀分布在曲线的两侧，较远的点舍去；三是理解曲线,斜率的意义，如果是,U,-,I,图象，则各点与坐标原点连线的斜率,表示电阻，如果是,I,-,U,图象，则各点与坐标原点连线的斜率表,示电阻的倒数,.,本实验可以从以下三个方面改进和创新：,(1)描绘二极管、太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲,线；,(2)电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题.,U,/V,0.00,2.56,2.71,2.80,2.84,2.87,2.89,2.91,2.99,I,/mA,0.00,0.03,0.07,0.11,0.34,0.52,0.75,0.91,3.02,考向,1,描绘二极管、太阳能电池在没有光照时的伏安特,性曲线,【典题,2,】,LED,发光二极管技术得到广泛应用，下表所示,为某发光二极管的正向电压,U,与正向电流,I,关系的数据.,(1)根据以上数据，在图 S8-4 中画出电压在 2.503.00 V 范,围内时二极管的,I,-,U,图线.,图 S8-4,图 S8-5,(2)分析二极管的,I,-,U,图线可知二极管的电阻随,U,变大而,_(填“变大”“变小”或“不变”)，在电压 2.503.00 V,范围内电阻最小约为_(计算结果保留 3 位有效数字).,(3)某同学用伏安法测电阻的电路描绘该二极管的伏安特,性曲线，要求二极管的正向电压从 0 开始变化，并使测量误差,尽量减小.图 S8-5 是实验器材实物图，电压表量程为 3 V，内阻,约为 3 k，电流表量程为 5 mA，内阻约为 10.图中已连接了,部分导线，请按实验要求将实物图中的连线补充完,整,.,(4)若此 LED 发光二极管的工作电流为 2 mA，则此发光二,极管应与一阻值,R,_的电阻串联后才能与电动势为,3 V、内阻不计的电源相连.,解析：,(1)先描点，然后用平滑的曲线连接；(2),I,-,U,图象的,斜率表示电阻的倒数，斜率变大，表示电阻变,小，因此当电压,U,3 V 时，电阻最小，大约为 970(20)；(3)要描绘伏安特,性曲线，需要将二极管两端的电压从零开始调节，故用滑动变,阻器分压的接法，因为二极管电阻比较大，为减小测量误差用,电流表内接法；,(4)根据伏安特性曲线可知，发光二极管的工作,电流为 2 mA 时，其两端的电压为 2.97 V，根据闭合电路的欧,姆定律可知电阻两端的电压为 0.03 V，电阻与二极管串联，通,过电阻的电流也为 2 mA，根据欧姆定律可得电阻,R,15.,答案：,(1)图略.,(2)变小,970(950990 均正确),(3)如图 D33 所示.,(4)15,图 D33,考向,2,电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题,【典题,3,】,(2017,年新课标,卷,),某同学研究小灯泡的伏安,特性，所使用的器材有：小灯泡 L(额定电压 3.8 V，额定电流,0.32 A)；电压表,(量程 03 V，内阻 3 k)；电流表,(量程,00.5 A，内阻 0.5)；固定电阻,R,0,(阻值 1000)；滑动变阻器,R,(阻值 09.0)；电源,E,(电动势 5 V，内阻不计)；开关 S；导,线若干.,(1)实验要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压,进行测量，并,画出实验电路原理图,.,(2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图 S8-6 甲所示.,甲,乙,图,S8-6,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,E,0,(电动势 4 V，内阻 1.00)和题给器材连,接成如图乙所示的电路，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.(计算结果均保,留 2 位小数),解析：,(1)要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电,压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，,电流表用外接法，实验电路原理图如图 S8-7 所示.,图 S8-7,(2)由,I,-,U,图象可知，切线,的斜率在减小，故灯泡的电阻随,(3)当滑动变阻器的阻值为 9 时，电路电流最小，灯泡实,际功率最小，此时,E,U,I,(,r,R,)，得,U,10,I,4 V，在图,中作出该直线如图 S8-8 所示，交点坐标约为,U,1.75 V，,I,线的斜率最大时，与灯泡的,I,-,U,曲线的交点坐标最大，即灯泡,消耗的功率最大,.当滑动变阻器电阻值,R,0 时，灯泡消耗的功,率最大，此时交点坐标为,U,3.67 V，,I,0.32 A，如图 S8-9 所,示，最大的功率为,P,2,UI,1.17 W.,图 S8-9,图 S8-8,答案：,(1),如图,S,8-7 所示.,(2)增大,增大,(3)0.39 1.17,方法技巧：,电源与小灯泡的伏安特性曲线结合问题：电源,对电路中的小灯泡供电，显然路端电压与电路中电流满足关系,流经小灯泡的电流与其两端电压满足小灯泡的伏安特性曲线，,两线的交点既符合闭合电路的欧姆定律，又满足小灯泡的伏安,特性曲线的特点，即为所求的电流与电压值,.,