2019版高考物理一轮复习实验增分专题9描绘小电珠的伏安特性曲线学案2018050431

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1、实验九　描绘小电珠的伏安特性曲线考纲要求考情分析命题趋势描绘小电珠的伏安特性曲线2017·全国卷Ⅰ，232016·天津卷，9(3)高考对本实验的考查主要侧重于以下四个方面：1.伏安法测电阻电路连接形式(电流表内接、外接)的确定：2.控制电路的确定(分压式)，3.实验仪器的选择；4.实验原理的理解及其创新(注意结合电源的U－I图线考查工作点问题)知识梳理·夯实基础一、实验流程9二、注意事项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做出U－I图象，要求测出一组包括

2、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．三、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．核心考点·分层突破考点1　电路设计和实验原理[例1](2017·全国卷Ⅰ)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3.8V，额定电流0.32A)；电压表V(量程3V，

3、内阻3kΩ)；电流表A(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻__增大__，灯丝的电阻率__增大__.(均选填“增大”“不变”或“减小”)(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图乙所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实

4、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__0.39__W，最大功率为__1.17__W.(结果均保留两位小数)9解析　(1)要实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R0串联，将量程改为4V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12Ω，所以需将电流表外接．(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电

5、源内阻的一部分，在题图甲中画出等效电源E′0(电动势4V，内阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为Pmin＝U1I1＝1.75×0.225W≈0.39W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图甲中画出电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)的伏安特性曲线，函数表达为为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W.考点2　数据处理和误差分析[例2]

6、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；9(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__0.44__A；(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将__4__只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为__2.25__W.(结果保留两位小数)解析　(

7、1)连线如图所示．(2)由图知电流表量程为0.6A，所以读数为0.44A；(3)电源内阻为1Ω.所以当外电路总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即小电珠的总功率最大，此时外电路电压等于内电压等于1.5V．由图丙知当小电珠电压等于1.5V时电流约为0.38A，此时电阻约为R＝＝3.95Ω≈4Ω，并联后的总电阻为1Ω，所以需要4个小电珠并联，小电珠消耗的总功率为P＝＝W＝2.25W.考点3　实验改进与创新　本实验的创新改进之处主要集中在三点：1．数据处理方式的改进：采取“DIS”数字化实验系统进行数据的采集和处理．2．被测元件的变更：探究

8、其他元件的伏安特性．3．实验目的变更：如探究元件的电阻随温度变化的规律．[例3]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约