2019年高考物理一輪復習第八章恒定電流實驗九描繪小燈泡的伏安特性曲線學案

1、實驗9描繪了小燈泡的伏安特性曲線板狀樹干梳理并加固地基實驗原理和操作實驗目的1.描述小燈泡的伏安特性曲線。2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。實驗原理1.用電流表測量流經(jīng)小燈泡的電流，用電壓表測量小燈泡兩端的電壓，測量多組(u，I)值，在用戶界面坐標系中跟蹤相應的點，并用平滑曲線連接這些點。2.電流表外接：由于小燈泡的電阻很小，如果電流表內(nèi)接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式，使電壓從零開始連續(xù)變化。實驗設(shè)備一個小燈泡(3.8伏，0.3安)或(2.5伏，0.6安)，一個電壓表(0 3伏 15伏)和一個電流表(0 0.6安 3安)，一個滑動變阻器(最大電阻20)，一個學生用低壓DC電源(或電池組)

2、，一個開關(guān)和一個開關(guān)實驗步驟1.確定電流表和電壓表的測量范圍，使用電流表的外接方法，使用滑動變阻器的分壓連接方法，并按圖中示意圖連接實驗電路。2.將滑動變阻器的滑動葉片調(diào)整到圖中最左端，檢查接線正確后關(guān)閉開關(guān)S。3.移動滑動變阻器的滑動葉片位置，測量多組不同的電壓值U和電流值I，將測量數(shù)據(jù)填入表中，關(guān)閉開關(guān)S4.拆除電路并排列儀器。數(shù)據(jù)處理和分析數(shù)據(jù)處理(繪制伏安特性曲線)1.在坐標紙上，以u為橫軸，I為縱軸建立坐標系。2.在坐標紙上畫出每組數(shù)據(jù)對應的點。(坐標系的縱軸和橫軸的比例應適中，以便描線完全占據(jù)整個圖形紙。(3.將畫出的點用平滑曲線連接起來，得到小燈泡的伏安特性曲線。實驗設(shè)備的選擇1

3、.原則：安全；準確性；操作方便。2.具體要求(1)電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流。通常，干電池中的電流不允許超過0.6 a。(2)電器的實際最大電流不能大于電器的額定電流。(3)電壓表或電流表的量程不應小于被測電壓或電流的最大值。(4)對于滑動變阻器，分壓連接應選用小電阻滑動變阻器。誤差分析1.由于電壓表和電流表不是理想的儀表，儀表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差。2.電流表和電壓表的讀數(shù)會帶來誤差。3.在坐標紙上畫點和繪圖會帶來操作誤差。注意事項1.在這個實驗中，小燈泡燈絲的電阻值很小，所以測量電路必須與電流表連接。2.本實驗應制作用戶界面圖，并測量一組包括零在內(nèi)的電流和電壓值，因此

4、控制電路必須采用分壓連接方式。3.為了防止部件燃燒，在開關(guān)閉合之前，變阻器滑塊應位于電路圖的A端。4.國際單位制圖像在U0=1.0V附近明顯彎曲，所以在U0=1.0V附近畫點以避免大的誤差。5.根據(jù)小燈泡的額定電壓，選擇0.6安范圍的電流表和0.6安范圍的電壓表。(1)如果使用“3.8 V 0.3 A”的小燈泡，選擇電壓表的15 V范圍。(2)如果使用“2.5伏0.6安”的小燈泡，則選擇電壓表的3伏范圍。6.當小燈泡的電壓接近額定電壓時，緩慢增加到額定電壓，并在記錄I后立即關(guān)閉開關(guān)7.具有較大誤差的點應該被丟棄，并且國際單位圖像應該是平滑的曲線而不是虛線。8.建立坐標系時，縱軸代表電流，橫軸代

5、表電壓。兩個坐標軸的刻度應合理，以便根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制的圖形盡可能多地占據(jù)圖形紙。仔細研究該板的第二個測試位置，并培養(yǎng)該方法試驗場地1的實驗原理和設(shè)備選擇示例1映射電壓A.滑動變阻器(最大電阻20 ，額定電流1 A)B.滑動變阻器(最大電阻1750，額定電流0.3 A)(2)請將設(shè)計好的實驗電路畫到下面的方框中。(3)實驗得到的小燈泡伏安特性曲線如圖所示?，F(xiàn)在，這個小燈泡以1.5 V的電動勢和5的內(nèi)阻連接到電源的兩端，從而獲得小燈泡消耗的功率為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。試解(1)A_(2)，如圖_(3)0.1所示。(1)測量燈泡的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓從零

6、開始，必須使用滑動變阻器的分壓連接，分壓連接要求滑動變阻器的電阻小，因此應選擇A。(2)由于燈泡的電阻約為R燈=15，這是一個小電阻，它需要安培計的外接，所以它需要分壓和外接。(3)當燈泡連接到電源時，如圖所示制作一個電源的國際單位圖像，并讀取兩個圖形的交點坐標，u=1.0 V，i=0.1 A，即此時燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，因此小燈泡消耗的功率為p=國際單位=1.0 V 0.1 A=0.1 W.2017茂名第一款現(xiàn)在，用伏安法畫出標準值為“2.5 V，0.6 W”的小燈泡的伏安圖。以下設(shè)備可供選擇：A.電壓表(0 3 v，內(nèi)阻3k；0 15 v，內(nèi)阻10k)B.電流表(0 0.6 a，

7、內(nèi)阻0.5；0 3 a，內(nèi)阻0.1 )C.滑動變阻器(10 ，2 A)D.滑動變阻器(100，1.0 A)E.蓄電池(電動勢6 V，不包括內(nèi)阻)(1)為了減少測量誤差，圖a中的S1應與_ _ _ _ _ _ _ _ _(填入“m”或“n”)相連，而滑動變阻器應為_ _ _ _ _ _ _ _ _(用序號字母表示)。(2)根據(jù)你選擇的電路，用描線代替導線將實物連接到圖b實驗所需的電路圖中回答(1)參見M . C .的分析(2)分析(1)從電路圖可以看出，電路采用滑動變阻器分壓連接方式；由于燈泡內(nèi)阻小，電流表采用外接方式；因此，S1應該在m點連接；由于采用分壓連接方式，滑動變阻器采用小電阻，應選擇

8、C。(2)根據(jù)實驗原理，畫出如圖所示的物理圖。測試中心2的數(shù)據(jù)處理和注意事項例2福建高考2013硅光電池在沒有光的情況下不發(fā)電，因此可以視為電子元件。一個實驗小組設(shè)計了如圖A所示的電路，并向硅光電池施加反向電壓(硅光電池的負極連接到高電位點，正極連接到低電位點)，以探索其在無光條件下的反向伏安特性。在圖中，電壓表V1的量程為3 V，內(nèi)阻為6.0K；V2電壓表的量程為15 V，內(nèi)阻約為30k。R0是保護電阻；DC電源的電動勢約為12 V，內(nèi)阻不計算在內(nèi)。(1)根據(jù)圖A，用描線代替導線將圖B連接成一個完整的電路。(2)用遮光板蓋住硅光電池，關(guān)閉開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀取電壓表V1和V2的讀數(shù)U1和

9、U2。(1)在某次測量過程中，電壓表V1指示如圖c所示，則u1=_ _ _ _ _ _ _，通過硅光電池的反向電流可計算為_mA。(結(jié)果保留兩位小數(shù))該組測量了大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U1和U2數(shù)據(jù)，計算出硅光電池兩端對應的反向電壓Ux和反向電流Ix(表中“-”表示反向)，在坐標紙上建立了IxUx坐標系，并在表格中標出了前5組Ux和Ix數(shù)據(jù)對應的5個坐標點。請標出剩下的4個坐標點，并畫出iXx圖。從IxUx圖中可以看出，在沒有照明的情況下，對硅光電池施加反向電壓時，Ix和Ux具有_ _ _ _ _ _ _ _ _(填寫“線性”或“非線性”)關(guān)系。試著解決(1)見tD.電壓表V2(內(nèi)阻約為

10、15k，測量范圍為0 15 V)E.滑動變阻器R1(最大電阻為10 ，額定電流為0.6安)F.滑動變阻器R2(最大電阻為1000 ，額定電流為0.2 A)G.穩(wěn)壓電源e(電動勢為9.0 V，內(nèi)阻可忽略不計)H.一個開關(guān)、幾個固定電阻和幾根電線根據(jù)以上信息回答以下問題：(1)實驗前設(shè)計的電路圖如圖a所示.為了減少實驗誤差，本實驗中使用的電流表、電壓表和滑動變阻器應為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(設(shè)備選型前的字母)。為了保護滑動變阻器和燈泡，應在電路中串聯(lián)的定值電阻器R0的合適電阻值應為_ _ _ _ _ _ _ _ _(“1”、“10”、“30”或“100”可選)。(2

11、)請確定電壓表右側(cè)的導線在測量電路中的正確位置，然后用描線代替圖B中的導線將物體完全連接起來。(3)電路接通后，通過改變滑動變阻器的滑片位置，由計算機繪出小燈泡的伏安特性曲線，如圖C所示。如果兩個這樣的小燈泡并聯(lián)，直接連接到電動勢為E=3 V、內(nèi)阻為R=5的電源上，每個小燈泡實際消耗的功率為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)如圖所示，回答(1)B、C、E 10(2)(3)0.22(0.210.23)分析(1)小燈泡的額定電壓為2.5 V，電壓表為C；小燈泡的額定電流為I=0.24a=240ma毫安，電流表為b；滑動變阻器采用分壓式，選擇最大電阻較小

12、的E。為了保護滑動變阻器和燈泡，并將小燈泡兩端的電壓調(diào)整到0 2.5 V，選擇電阻值為10的定值電阻作為保護電阻。(2)從問題的含義可以看出，小燈泡的電阻值為R10.4，有R。電流表采用外接方式，物理接線圖見答案圖。(3)兩個燈泡并聯(lián)在電源的兩端。如果電路的端電壓為U，通過每個燈泡的電流為I，那么U=E-2IR由閉合電路的歐姆定律得到。在燈泡的伏安特性曲線中畫出一個對應于U=E-2IR的用戶界面圖。如圖所示，從圖中可以看出，燈泡兩端的電壓約為1.2 V，電流約為0.18 A，則功率為P=UI .測試中心3實驗的創(chuàng)新與改進例3發(fā)光二極管是一種節(jié)能環(huán)保的元件，廣泛應用于顯示、照明等各個領(lǐng)域。一個興

13、趣小組設(shè)計了一個如圖1所示的實驗電路，以探索工作電壓為“1.4 4 V”、正向DC電流為“5 20 Ma”的發(fā)光二極管管的伏安曲線。實驗室配備有以下設(shè)備：電流表A1:量程為0 50毫安，內(nèi)阻約為50電流表A2:量程為0 200毫安，內(nèi)阻約為10電壓表v:量程為0 5 v，內(nèi)阻約10k滑動變阻器R1:電阻范圍為0 15，最大允許電流為1 A滑動變阻器R2:電阻范圍為0 1 k，最大允許電流為100毫安DC電源E:輸出電壓6 V，不計算內(nèi)阻一個開關(guān)和幾根電線(1)為了提高實驗結(jié)果的準確性，電流表應選擇_ _ _ _ _ _；滑動變阻器應該是_ _ _ _ _ _。(填寫上面的設(shè)備代碼)(2)根據(jù)實

14、驗獲得的數(shù)據(jù)，實驗小組繪制了如圖2所示的電流強度圖像，發(fā)光二極管(LED)的效率與流過二極管的電流I之間的關(guān)系曲線如圖3所示。發(fā)光二極管的效率指的是總輻射光功率與提供給發(fā)光二極管的電功率之比。當led的效率達到最大時，電阻rl=_ _ _ _ _ _ _，輻射光功率=_ _ _ _ _ _ _ w。試著解決(1)A1_R1_(2)106.7_0.00576。(1)由于發(fā)光二極管的正向DC電流為5 20 mA，電流表應選擇A1。從圖1可以看出，電源電路采用分壓連接，所以選擇的滑動變阻器應該是R1較小的太陽能是一種清潔的“綠色”能源。在中國上海舉行的2010年世博會上，使用了大量的太陽能電池。當有照明時，太陽能電池可以將光能轉(zhuǎn)換成電能，當沒有照明時，太陽能電池可以被認為是一種電氣設(shè)備。根據(jù)繪制小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，一個實驗小組探索了當沒有光(沒有儲存的電能)時太陽能電池的伏安特性。所用設(shè)備包括：太陽能電池、電源e、電流表a、電壓表v、滑動變阻器r、開關(guān)s和多根電線。(1)為了達到上述目的，請將圖A連接成一個完整的實驗電路圖