金版学案届高考物理一轮习题第八章电路第4课实验描绘小电珠的伏安特性曲线Word格式.docx
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四、滑动变阻器的限流接法和分压接法
1.两种接法比较.
由上表可以看出:
滑动变阻器的分压式接法中,电压和电流的调节范围很大,限流式接法较节能.
2.两种接法的选择.
(1)
(2)两种接法的适用条件:
限流式接法适合测量阻值小的电阻(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).
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).
如果Rx很小,限流式接法中滑动变阻器分得电压较大,调节范围也比较大.Rx很大时,分压式接法中Rx几乎不影响电压的分配,滑片移动时,电压变化接近线性关系,便于调节.
①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法.
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路.
③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路.
④两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低.
五、实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按图中的原理图连接好实验电路.
2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S.
3.移动滑动变阻器滑片位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S.
4.拆除电路,整理仪器.
六、数据处理
1.在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系.
2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点.(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)
3.将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线.
七、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,要严格按照读数规则读数.
3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差.
八、注意事项
1.电路的连接方式:
(1)电流表应采用外接法:
因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小,与0~0.6A的电流表串联时,电流表的分压影响很大.
(2)滑动变阻器应采用分压式连接:
目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.
2.闭合开关S前,滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.
3.IU图线在U0=1.0V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0V左右绘点要密,以防出现较大误差.
4.电流表选择0.6A量程,电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定,即使用的若是“3.8V,0.3A”的小电珠,选用电压表的15V量程;
若使用“2.5V,0.6A”的小电珠,则选用电压表的3V量程.
5.当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关.
6.误差较大的点要舍去,IU图线应是平滑曲线而非折线.
1.在描绘小灯泡的伏安特性曲线时,采用如图所示的电路,实验中发现移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数变化而电压表的指针不动,下列原因可能的是(C)
A.灯泡中灯丝已烧断
B.滑片接触不良
C.灯泡内部短路
D.滑动变阻器A端接触不良
解析:
由图知,若电压表的电阻无穷大,移动滑片时,因电流表示数有变化,故和电流表串联的回路中不存在断点,故A错.若滑片接触不良,电路中不可能有电流,故B错.若滑动变阻器A端接触不良,滑片移动时电流表和电压表读数均变,故D错.若灯泡内部短路则灯泡两端电压为零,电压表指针不变,移动滑片时,只有电流表指针变化,故选C.
2.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后(C)
A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍
B.L1的电阻为7.5Ω
C.L1消耗的电功率为0.75W
D.L2消耗的电功率为0.375W
因电源内阻不计,S闭合后UL1=3V,UL2=UL3=1.5V.在IU图象中,可以读出相应的电流IL1=0.25A,IL2=IL3=0.2A,故A不对.由R=
知RL1=12Ω,故B不对,由P=UI知PL1=0.75W,PL2=0.3W,故C正确,D错误.
课时作业
1.用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路,请将如图所示实物连线成为实验电路.
微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω);
电压表V(量程3V,内阻约10kΩ);
电阻R0(阻值约20kΩ);
滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1A);
电池组E(电动势3V,内阻不计);
开关S及导线若干.
由于
=0.5,
=100,可以看出R0≫RA,故采用电流表内接法.因电阻R0的阻值远远大于滑动变阻器的阻值,故采用分压接法.画出电路原理图如图所示.把实物与原理图结合起来完成连线,注意电压表、电流表的正、负接线柱,保证电流从正接线柱进从负接线柱出.连线如图所示.
答案:
见解析图
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材:
A.小灯泡(3.8V,1.5W)
B.直流电源(电动势4.5V,内阻约0.4Ω)
C.电流表(量程0~500mA,内阻约0.5Ω)
D.电压表(量程0~5V,内阻约5000Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(0~50Ω,额定电流1A)
G.开关一个,导线若干
如果既要满足测量要求,又要使测量误差较小,应选择如图所示的四个电路中的____,应选用的滑动变阻器是____.
由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量,所以滑动变阻器应选用分压式,分压式接法适用于测量较大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比),由于R1<
RL,选用R1时滑片移动时,电压变化明显,便于调节.又小灯泡的电阻约RL=9.6Ω,
>
,所以安培表应该选用外接法.故应选用图丙所示电路.
丙 R1(或E)
3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“6V,1.5W”的小灯泡、导线和开关外,还有:
A.直流电源6V(内阻不计)
B.直流电流表0~3A(内阻0.1Ω以下)
C.直流电流表0~300mA(内阻约为5Ω)
D.直流电压表0~10V(内阻约为15kΩ)
E.滑动变阻器10Ω,2A
F.滑动变阻器1kΩ,0.5A
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.
(1)实验中电流表应选用____,滑动变阻器应选用____(均用序号表示).
(2)在方框内画出实验电路图.
(3)试将如图所示器材连成实验电路.
由I额=
A=250mA,故选C.因要求电压从零开始变化,变阻器用分压接法,应选小阻值的E.
(1)C E
(2)实验电路如图
(3)实物图连线如图所示
4.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按如图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UI图线如图所示,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
(1)若调节滑动变阻器,小灯泡的亮度变化,但电压表、电流表示数总不能为零,说明滑动变阻器不起分压作用,所以可能是g导线断路.
(2)由电源的UI图线知E=3.0V,r=1Ω,当小灯泡与电阻串联后,由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r+R灯),又由小灯泡的UI图线得R灯=
=1.2Ω,解得R=0.8Ω.
(3)因a元件的IU图线是直线,说明其电阻不随电压的变化而变化,故可作为标准电阻,故A对,B错.b的阻值随电压升高而增大,c的阻值随电压升高而降低,故C对D错.
(1)g
(2)0.8 (3)AC
5.现在要测量一只额定电压为U=3V的小灯泡L的额定功率P(约为0.3W).实验室备有如下器材:
电流表(量程200mA,内阻r1=10Ω)
电流表(量程300mA,内阻约为几欧姆)
定值电阻R(10Ω)
滑动变阻器R1(0~100Ω,0.5A)
电源E(E=5V,r≈1Ω)
单刀开关一个、导线若干
(1)设计出实验电路,画在下面的虚线框内.
(2)按
(1)中设计的电路图把如图中仪器连接起来.
(3)写出主要的操作步骤:
_____________________________________________________________________________________________________________.
(4)实验中计算灯泡额定功率的表达式为_____________.
(必须用题中给定的符号及你在(3)中设计的记录符号来表示)
(1)如图(a)所示
(2)如图(b)所示
(3)①按设计好的电路图连接好电路,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大的位置.
②闭合开关S,移动滑片P,使电流表的示数I1=
=
A=150mA,使小灯泡正常发光,同时记下此时电流表的示数I2.
③断开开关S,拆除电路、整理仪器.
(4)P=U(I2-I1)
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