专题37 描绘小电珠的伏安特性曲线（讲）-2019年高考物理一轮复习讲练测 8页

‎ ‎ 第八章 恒定电流 ‎1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。‎ ‎2．非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现。‎ ‎3．稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现。‎ ‎4．实验及相关电路的设计，几乎已成为每年高考必考的题型。‎ 第37讲 描绘小电珠的伏安特性曲线 ‎1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式.‎ ‎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．‎ 基本实验要求 ‎1．实验原理 ‎(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出I－U图象；‎ ‎(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．‎ ‎2．实验器材 小灯泡“3.8 V,‎0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0‎.6 A～‎3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)画出电路图(如图甲)．‎ ‎(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路．‎ ‎(3)测量与记录 移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．‎ ‎(4)数据处理 ‎①在坐标纸上以U为横轴，I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，就得到小灯泡的伏安特性曲线．‎ ‎4．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电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．‎ ‎⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．‎ 规律方法总结 ‎1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较 两种接法的电路图 负载R上电压的调节范围 ‎≤U≤E ‎0≤U≤E 负载R上电流的调节范围 ‎≤I≤ ‎0≤I≤ ‎2．两种接法的适用条件 ‎(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．‎ ‎(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．‎ ‎3．注意事项 ‎(1)电流表外接法：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)滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多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)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．‎ ‎4．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.‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1、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．‎ ‎★典型案例★在一次测量小灯泡的电流和电压的关系过程中，聪明而又粗心的小刚连接了如图所示的电路，同组的小强发现有错，主张拆开重新连接，可是时间来不及了，小刚眼珠一转，在图示电路中增加一根导线，电路就正常了．问：‎ ‎ (1）如果闭合图示电路的开关，估计电压表的示数约为___V，电流表的示数约为 ____A．小灯泡的发光情况是__________（填“发光”或“不发光”);‎ ‎(2)请在本题图中画出小刚连接的那根导线__________；‎ ‎(3)用实验得到如下数据（(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）:‎ ‎1(A)‎ ‎0. 12‎ ‎0.21‎ ‎0.29‎ ‎0.34‎ ‎0.38‎ ‎0.42‎ ‎0.45‎ ‎0.47‎ ‎0.49‎ ‎0.50‎ U(V)‎ ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.40‎ ‎1. 60‎ ‎1.80‎ ‎2. 00‎ 请在下图中画出小灯泡的U-I曲线___________；‎ ‎(4）如果将题中的小灯光直接与电动势是1. 5 V，内阻是2.0 Ω的电源连接，小灯泡的实际功率是____W.‎ ‎（若需作图，可直接画在第（3) 小题方格图中）‎ ‎【答案】 （1）3； 0； 不发光 （2）电压表“-”与灯泡右接线柱连接      （3）见答案图 ‎（4）0.28（0.26至0.30均可）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 闭合开关后，电灯泡和定值电阻被电流表短路，电压表近似认为测量电源电压，电流表的示数接近于零；‎ 连接以后，灯泡与电阻并联，再与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量通过灯泡的电流 ‎【详解】‎ 即电压表“-”与灯泡右接线柱连接；‎ ‎(3) 细心找出表中数据所对应的点，用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了所求作的U-I图线，如图中曲线 ‎【点睛】‎ 本题考查实物图的连接，难点是先找出错误的地方，再想办法改正，还考查了电流表和电压表的使用，连接实物图是整个初中阶段物理的难点。‎ ‎★针对练习1★有一额定电压为2.8V，额定功率0.56W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用 A．电压表（量程0～3V内阻约6kΩ）‎ B．电压表（量程0～6V，内阻约20kΩ）‎ C．电流表（量程0-0.6A，内阻约0.5Ω）‎ D．电流表（量程0～200mA，内阻约20Ω）‎ E．滑动变阻器（最大电阻10Ω，允许最大电流2A）‎ F．滑动变阻器（最大电阻200Ω，允许最大电流150mA）‎ G．三节干电池（电动势约为4.5V）‎ H．电键、导线若干 ‎（1）为提高实验的精确程度，电压表应选用________；电流表应选用________；滑动变阻器应选用________．（以上均填器材前的序号）‎ ‎（2）请在虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图________________．‎ ‎（3）通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动势E=2V，内阻r=5Ω）与此小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是________W．（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 （1）A D E （2） （3）0．18（0．16～0．20范围内均给对）‎ ‎(3) 由电源的电动势和内阻作出电源的伏安特性曲线如图所示:‎ ‎；则交点为灯泡的工作点，由图可知，灯泡的电压为1.38V，电流为0.15A，则灯泡的功率P=UI=1.3×0.13=0.17W；（0.16～0.20范围内均给对）‎ ‎【点睛】根据小灯泡的额定电压可以选出电压表，根据灯泡的额定功率可求出额定电流，则可确定出电流表；根据滑动变阻器的接法可选出滑动变阻器；根据测伏安特性曲线的实验要求可以选出滑动变阻器的接法，由电流表及电压表内阻的关系可得出电流表的接法；在图中作出电源的伏安特性曲线，图象与灯泡的伏安特性曲线的交点为灯泡的工作点，则可得出灯泡的电压及电流，由功率公式可求得实际功率．‎ ‎★针对练习2★同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可以提供的仪器有：‎ A．电源E（电动势6V，内阻r=2Ω）； B．标号为“4.0V，1.6W”的小灯泡L；‎ C．电流表A1（量程0.6A，内阻约2Ω）； D．电流表A2（量程为3A，内阻约0.5Ω）；‎ E.电压表V（量程6V，内阻约15kΩ）； F.滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）；‎ G.滑动变阻器R2（最大阻值200Ω）； H.开关S，导线若干；‎ ‎（1）实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调．则滑动变阻器须选用____（填“R1或R2”），电流表须选用____（填“A1或A2”）‎ ‎（2）请在虚线方框中画出本实验所用的电路原理图_____________．‎ ‎（3）如上图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I-U图象，如果把两个这样的灯泡和R0=18Ω的定值电阻串联起来接在电源E（电动势6V，内阻r=2Ω）上，如上图，则每只灯泡消耗的实际功率为________W.‎ ‎【答案】 R1 A1 0.2‎ ‎ ‎