1、實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線實驗解讀實驗解讀核心突破核心突破誤差分析誤差分析1.由于電壓表不是理想電表由于電壓表不是理想電表,內阻并非無窮大內阻并非無窮大,對電路的影響會帶來誤差對電路的影響會帶來誤差,電流電流表外接表外接,由于電壓表的分流由于電壓表的分流,使測得的電流值大于真實值使測得的電流值大于真實值.2.測量時讀數帶來誤差測量時讀數帶來誤差.3.在坐標紙上描點、作圖帶來誤差在坐標紙上描點、作圖帶來誤差.分類研析分類研析拓展提升拓展提升類型一類型一 常規實驗常規實驗例例1 (2019廣東深圳調考廣東深圳調考)led燈的核心部件是發光二極管燈的核心部件是發光二

2、極管.某同學欲測量一某同學欲測量一只工作電壓為只工作電壓為2.9 v的發光二極管的正向伏安特性曲線的發光二極管的正向伏安特性曲線,所用器材有所用器材有:電壓表電壓表(量量程程3 v,內阻約內阻約3 k),電流表電流表(用多用電表的直流用多用電表的直流25 ma擋替代擋替代,內阻約為內阻約為5 ),滑滑動變阻器動變阻器(020 ),電池組電池組(內阻不計內阻不計),開關和導線若干開關和導線若干.他設計的電路如圖他設計的電路如圖(a)所示所示.回答下列問題回答下列問題:(1)根據圖根據圖(a),在實物圖在實物圖(b)上完成連線上完成連線;(2)調節變阻器的滑片至最調節變阻器的滑片至最端端(選填選填

3、“左左”或或“右右”),將多用電表選擇將多用電表選擇開關拔至直流開關拔至直流25 ma擋擋,閉合開關閉合開關; (3)某次測量中某次測量中,多用電表示數如圖多用電表示數如圖(c),則通過二極管的電流為則通過二極管的電流為ma; (4)該同學得到的正向伏安特性曲線如圖該同學得到的正向伏安特性曲線如圖(d)所示所示.由曲線可知由曲線可知,隨著兩端電壓增隨著兩端電壓增加加,二極管的正向電阻二極管的正向電阻(選填選填“增大增大”“”“減小減小”或或“不變不變”);當兩端電當兩端電壓為壓為2.9 v時時,正向電阻為正向電阻為k(結果取兩位有效數字結果取兩位有效數字);(5)若實驗過程中發現若實驗過程中發

4、現,將變阻器滑片從一端移到另一端將變阻器滑片從一端移到另一端,二極管亮度幾乎不變二極管亮度幾乎不變,電壓表示數在電壓表示數在2.72.9 v之間變化之間變化,試簡要描述一種可能的電路故障試簡要描述一種可能的電路故障: . 解析解析:(1)根據多用電表表筆根據多用電表表筆“紅進黑出紅進黑出”的接法可知的接法可知,黑表筆接二極管黑表筆接二極管,紅表筆紅表筆接滑動變阻器接滑動變阻器,滑動變阻器采用分壓式接法滑動變阻器采用分壓式接法,則連線如圖所示則連線如圖所示; (5)由于二極管的正向電阻約為由于二極管的正向電阻約為0.15 k,遠大于滑動變阻器的最大阻值遠大于滑動變阻器的最大阻值,因此因此若實驗中

5、若實驗中,將變阻器滑片從一端移到另一端將變阻器滑片從一端移到另一端,二極管亮度幾乎不變二極管亮度幾乎不變,電壓表示數電壓表示數在在2.72.9 v之間變化之間變化,則有可能是滑動變阻器與二極管串聯則有可能是滑動變阻器與二極管串聯,導致電路中總電導致電路中總電阻較大阻較大,總電流較小總電流較小,所以電壓表的示數變化較小所以電壓表的示數變化較小,故障可能是連接電源負極與故障可能是連接電源負極與變阻器的導線斷路變阻器的導線斷路.答案答案:(1)連線見解析連線見解析(2)左左(3)16.5(4)減小減小0.15(5)連接電源負極與變阻器的導線斷路連接電源負極與變阻器的導線斷路 例例2 某同學進行某同學

6、進行“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗實驗,實驗器材有實驗器材有:電壓表電壓表v:量程為量程為3 v,內阻為內阻為3 k電流表電流表a:量程為量程為0.6 a,內阻約為內阻約為2 定值電阻定值電阻r0:阻值為阻值為1 k小燈泡小燈泡l:額定電壓為額定電壓為3.8 v滑動變阻器滑動變阻器r:阻值范圍為阻值范圍為010 電池電池:電動勢電動勢e為為6 v開關開關s,導線若干導線若干(1)該同學按如圖該同學按如圖(甲甲)所示的電路圖進行實驗所示的電路圖進行實驗,當電壓表示數為當電壓表示數為1.20 v時時,小燈泡小燈泡兩端的電壓為兩端的電壓為v(保留三位有效數字保留三位有效數字

7、). (2)通過正確實驗操作和讀數通過正確實驗操作和讀數,得到了幾組電壓表的示數和電流表的示數得到了幾組電壓表的示數和電流表的示數,部分部分數據如表所示數據如表所示:在圖在圖(乙乙)中畫出小燈泡的伏安特性曲線中畫出小燈泡的伏安特性曲線.電流電流/a0.0850.1550.2120.2350.2780.315電壓電壓/v0.170.601.201.502.102.70 (3)若把這個小燈泡串聯一阻值為若把這個小燈泡串聯一阻值為9 的電阻的電阻,然后接入電動勢為然后接入電動勢為3 v、內阻為、內阻為1.0 的干電池的干電池,連接成閉合電路連接成閉合電路,此時小燈泡的電阻為此時小燈泡的電阻為,實際功

8、率為實際功率為w(結果均保留兩位有效數字結果均保留兩位有效數字). 答案答案:(1)1.60(2)見解析圖見解析圖1(3)6.50.21題組訓練題組訓練 1.某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小,實驗器材如圖實驗器材如圖(甲甲)所所示示,現已完成部分導線的連接現已完成部分導線的連接.(1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中,電流表的示數從零開始電流表的示數從零開始逐漸增大逐漸增大,請按此要求用筆畫線代替導線在圖請按此要求用筆畫線代替導線在圖(甲甲)實物接線圖中完成余下導線實物接線圖中完成余

9、下導線的連接的連接.(2)某次測量某次測量,電流表指針偏轉如圖電流表指針偏轉如圖(乙乙)所示所示,則電流表的示數為則電流表的示數為a. (3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖該小組描繪出的伏安特性曲線如圖(丙丙)所示所示,根據圖線判斷根據圖線判斷,將將只只相同的小電珠并聯后相同的小電珠并聯后,直接與電動勢為直接與電動勢為3 v、內阻為、內阻為1 的電源組成閉合回路的電源組成閉合回路,可使小電珠的總功率最大可使小電珠的總功率最大,其總功率的值約為其總功率的值約為 w(保留兩位小數保留兩位小數). 解析解析:(1)根據題意根據題意,實驗電路為分壓電路實驗電路為分壓電路,電流表外接電流表外接,按照電流

10、流向即可完成按照電流流向即可完成連線連線,在連線時要注意電表的極性在連線時要注意電表的極性,并注意接線要連到接線柱上并注意接線要連到接線柱上.答案答案:(1)見解析見解析(2)0.44(3)42.25(2.222.28均正確均正確)2.(2019四川瀘縣一中期末四川瀘縣一中期末)某研究性學習小組的同學們設計了描繪小燈泡的某研究性學習小組的同學們設計了描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗伏安特性曲線的實驗,待測小燈泡的額定電壓為待測小燈泡的額定電壓為3.8 v.要求測量結果盡量精確要求測量結果盡量精確,并繪制出小燈泡兩端電壓在并繪制出小燈泡兩端電壓在03.8 v范圍內完整的伏安特性曲線范圍內完整的伏安

11、特性曲線.(1)若實驗室的電壓表、電流表和滑動變阻器都滿足實驗要求若實驗室的電壓表、電流表和滑動變阻器都滿足實驗要求,則在如圖所示則在如圖所示的兩種實驗方案中的兩種實驗方案中,應選擇應選擇選填選填“(甲甲)”或或“(乙乙)”圖所示電路進行圖所示電路進行實驗實驗. (2)若實驗中只提供了量程為若實驗中只提供了量程為3 v,內阻為內阻為3 000 的電壓表的電壓表v1,為了繪制完整的為了繪制完整的伏安特性曲線伏安特性曲線,需要將電壓表需要將電壓表v1改裝成量程為改裝成量程為4 v的電壓表的電壓表v2,則應將電壓表則應將電壓表v1(選填選填“串聯串聯”或或“并聯并聯”)一個阻值為一個阻值為的定值電阻

12、的定值電阻,才能實現改裝的才能實現改裝的要求要求. (3)小組的同學們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖所示小組的同學們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖所示,根據這個特性根據這個特性曲線曲線,同學們對小燈泡的實際功率與其兩端的電壓的關系同學們對小燈泡的實際功率與其兩端的電壓的關系,或與通過其電流的或與通過其電流的關系關系,猜想出了如圖所示的關系圖象猜想出了如圖所示的關系圖象,其中可能正確的是其中可能正確的是.(選填選項下面選填選項下面的字母序號的字母序號) (4)某同學將該小燈泡與一個阻值為某同學將該小燈泡與一個阻值為4.0 的定值電阻串聯后的定值電阻串聯后,接在一個電動勢接在一個電動勢為為

13、3.0 v、內阻為、內阻為1.0 的電源上的電源上,組成一個閉合電路組成一個閉合電路,則此時該小燈泡實際功率則此時該小燈泡實際功率約為約為w.(保留保留2位有效數字位有效數字) 解析解析:(1)由于實驗是測量小燈泡的伏安特性曲線由于實驗是測量小燈泡的伏安特性曲線,電壓需要從電壓需要從0開始測量開始測量,故滑故滑動變阻器應為分壓式接法動變阻器應為分壓式接法,則應選用則應選用(甲甲)圖所示電路圖所示電路. (4)對電源有對電源有u=e-ir=3.0-5.0i,即即i=0.6-0.2 u,在燈泡的伏安特性曲線上作電源在燈泡的伏安特性曲線上作電源的的iu圖線圖線,如圖所示如圖所示,其與燈泡的伏安特性曲

14、線的交點即為燈泡的兩端電壓和其與燈泡的伏安特性曲線的交點即為燈泡的兩端電壓和電流電流,得得u=2.2 v,i=0.156 a,故小燈泡的實際電功率為故小燈泡的實際電功率為p=0.34 w.答案答案:(1)(甲甲)(2)串聯串聯1 000(3)ab(4)0.34(1)實驗要求能夠實現在實驗要求能夠實現在03.8 v的范圍內對小燈泡的電壓進行測量的范圍內對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗畫出實驗電路原理圖電路原理圖.(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示所示.由實驗曲線可知由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻隨著電流的增加小燈泡的電阻(填填“增大增大”

15、“”“不變不變”或或“減小減小”),燈絲的電阻率燈絲的電阻率(填填“增大增大”“”“不變不變”或或“減小減小”). (3)用另一電源用另一電源e0(電動勢電動勢4 v,內阻內阻1.00 )和題給器材連接成圖和題給器材連接成圖(b)所示的電路所示的電路圖圖,調節滑動變阻器調節滑動變阻器r的阻值的阻值,可以改變小燈泡的實際功率可以改變小燈泡的實際功率.閉合開關閉合開關s,在在r的變的變化范圍內化范圍內,小燈泡的最小功率為小燈泡的最小功率為w,最大功率為最大功率為w.(結果均保結果均保留留2位小數位小數) 答案答案:(1)見解析見解析(2)增大增大增大增大(3)0.391.17 例例4 (2019北

16、京朝陽區二模北京朝陽區二模)某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線.(1)甲同學要描繪一個標有甲同學要描繪一個標有“3.6 v,1.2 w”的小燈泡的伏安特性曲線的小燈泡的伏安特性曲線,要求加在要求加在燈泡兩端的電壓在燈泡兩端的電壓在03.6 v之間調節之間調節.除了導線和開關外除了導線和開關外,還有下列器材可供還有下列器材可供選擇選擇:電壓表電壓表v(量程量程5 v,內阻約為內阻約為5 k)直流電源直流電源e(電動勢電動勢4.5 v,內阻不計內阻不計)電流表電流表a1(量程量程350 ma,內阻約為內阻約為1 )電流表電流表a2(量程量程150 ma,內阻約

17、為內阻約為2 )滑動變阻器滑動變阻器r1(阻值阻值0200 )滑動變阻器滑動變阻器r2(阻值阻值010 )實驗中電流表應選實驗中電流表應選,滑動變阻器應選滑動變阻器應選;(填寫器材代號填寫器材代號) 以下的四個電路中應選用以下的四個電路中應選用進行實驗進行實驗. (2)乙同學利用甲同學的電路分別描繪了三個電學元件的伏安特性曲線乙同學利用甲同學的電路分別描繪了三個電學元件的伏安特性曲線,如圖如圖1所示所示.然后他用圖然后他用圖2的電路給三個元件分別供電的電路給三個元件分別供電,并將元件并將元件1和元件和元件2供電時的各供電時的各自一組電流和電壓值分別標在圖上的自一組電流和電壓值分別標在圖上的a點

18、和點和b點點.已知已知r0=9.0 ,則該電源的電則該電源的電動勢動勢e=v,內電阻內電阻r=.這個電源給元件這個電源給元件3供電時供電時,元件元件3的電功率的電功率p=w. (2)根據閉合電路歐姆定律根據閉合電路歐姆定律,測量元件測量元件1時有時有e=iara+iar+iar0,而而ia=0.08 a,ua=2.2 v,則則ra=27.5 ,測量元件測量元件2時有時有e=ibrb+ibr+ibr0,據圖可知據圖可知ib=0.15 a,ub=1.5 v,則則rb=10 ,代入數據后可求電源電動勢代入數據后可求電源電動勢e=3.0 v,電源內阻電源內阻r=1.0 .在題圖在題圖1中中,過過a,b

19、兩點畫一直線交于坐標軸兩點畫一直線交于坐標軸,如圖所示如圖所示,該直線與該直線與1,2,3元件的圖元件的圖象交點正是這幾個元件接在該電源上的實際工作狀態象交點正是這幾個元件接在該電源上的實際工作狀態,可以看出元件可以看出元件3的實際的實際工作狀態點約為工作狀態點約為(1.0,0.2),所以元件所以元件3的功率為的功率為p=ui=0.2 w.答案答案:(1)a1r2a(2)3.01.00.2題組訓練題組訓練1.(2019天津河西區二模天津河西區二模)要測繪一個標有要測繪一個標有“2.5 v2 w”小燈泡的伏安特性小燈泡的伏安特性曲線曲線.己選用的器材有己選用的器材有:直流電源直流電源(3 v,內

20、阻不計內阻不計)電流表電流表a1(量程為量程為0.6 a,內阻為內阻為0.6 )電流表電流表a2(量程為量程為300 ma.內阻未知內阻未知)電壓表電壓表v(量程量程03 v,內阻約內阻約3 k)滑動變阻器滑動變阻器r(05 ,允許最大電流允許最大電流3 a)開關、導線若干開關、導線若干.其實驗步驟如下其實驗步驟如下: (1)由于電流表由于電流表a1的量程不足的量程不足.小組成員把小組成員把a1,a2并聯后再接入電路并聯后再接入電路,請按此要請按此要求用筆畫線代替導線在實物圖求用筆畫線代替導線在實物圖(甲甲)中完成余下導線的連接中完成余下導線的連接.(2)正確連接好電路正確連接好電路,并將滑動變阻器滑片滑至最并將滑動變阻器滑片滑至最端端,閉合開關閉合開關s,調節滑調節滑片片.發現當發現當a1示數為示數為0.50 a時時,a2的示數為的示數為200 ma,由此可知由此可知a2的內阻為的內阻為 . (3)若將并聯后的兩個電流表當成一個新電表若將并聯后的兩個電流表當成一個新電表,則該新電表的量程為則該新電表的量程為a;為為使其量程達到最大使其量程達到最大,可將圖可將圖(乙乙)中中(選填選填“”或或“”)處斷開后再串聯處斷開后再串聯接入一個阻值合適的電阻接入一個阻值合適的電阻. 解析解析:(1)由于小燈泡的電阻相對于電壓表內阻來說很小由