创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验8描绘小电珠的伏安特性曲线

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验8描绘小电珠的伏安特性曲线内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)描绘小电珠的伏安特性曲线。 (2)分析伏安特性曲线的变化规律。 1实验原理用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U ，I)值，在 UI 坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。 2电路设计(1)电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大。 (2)滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化。 3滑动变阻器的限流接法和分压接法(1)两种接法比较：方式内容限流接法 分压接法 对比说明两种接法电路图 串、并联关系不同负载 R 上电压调节范围 UE 分压接法调节范围大负载 R 上电流调节范围 I 前 2、触头位置 b 端 a 端都是为了保护电路元件(2)两种接法的适用条件：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。 因为 流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大。 分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。 因为 压式中 动滑动触头电压变化明显，便于调节。 以下几种情况必须采用分压接法：a若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表) 的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法。 b若待测电阻的阻值 3、比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头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，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法。 c若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。 在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。 4仪器的选择(1)电表的选择：先估算电流或电压值，在选择电流表或电压表时，应使指针达到半偏以上。 (2)滑动变阻器的选择：实验电路若采用限流式接法，一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器，但不可过大；实验电路若采用分压式接法，应选择阻值小一些的滑动变阻器，以便于调节，但要注意其额定电压和额定电流 4、值。 (3)电源的选择：综合考虑小电珠、电压表、电流表的量程以及滑动变阻器的阻值，保证能为实验提供合适的电流或电压。 小电珠，电压表与电流表，滑动变阻器，学生低压直流电源(或电池组) ，开关，导线若干，坐标纸、铅笔。 (1)根据小电珠上标示的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 81(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实81所示的电路。 (3)将滑动变阻器的触头移动到右端，闭合开关，调节滑动变阻器，读出并记录多组U、I 数值，将测量数据填入表格中。 (4)断开开关，拆除电路，整理仪器。 实验中的 U、I 数据记入下表中 5、：U/V 0 0(1)在坐标纸上以 U 为横轴、 I 为纵轴建立坐标系，选取合适的标度。 (2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小电珠的伏安特性曲线。 (1)电路的连接方式：电流表应采用外接法，滑动变阻器应采用分压式连接。 (2)闭合开关前，滑片应移到使小电珠的电压为 0 的一端。 (3)在 I U 图线弯曲处，绘点要密。 (4)IU 图线上各点要用平滑曲线连接，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，不要画成折线。 (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 6、差。 (3)在坐标纸上描点，作图带来误差。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，故可采用“字化实验系统来进行数据的采集和处理，如图实82 所示，电流和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据进行自动取舍，再进行绘图，便得到小电珠的伏安特性曲线。 图实82仪器选择与电路设计例 1(2012四川高考)某学习小组的同学拟探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡 L，规格“A”；电流表 程 3 A，内阻约为 ；电流表 程 ，内阻 ；电压表 V，量程 3 V，内阻 准电阻 值 1 ；标准电阻 值 3 动变阻器 7、 R，阻值范围 010 ；学生电源 E，电动势 6 V，内阻不计；开关 S 及导线若干。 图实83(1)甲同学设计了如图实83 甲所示的电路来进行测量，当通过 L 的电流为 时，电压表的示数如图实83 乙所示，此时 L 的电阻为_。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)乙同学又设计了如图实84 甲所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在 L 上的电压值是_V。 (3)学习小组认为要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。 请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图实84 乙所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。 图实84解析(1)由题图可得电压 8、表的示数为 ，根据欧姆定律 I 解得灯泡的电阻，代入数据可得 R5 ；)由于电压表与电阻 通过二者的电流相等，即 ，解得加在灯泡上3 39的电压 U4 V；(3)要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程为 ，电流表的量程为 ，因此将电压表 V 与标准电阻 的电压表，将电流表 1并联改装量程为 A 的电流表，答案(1)5(2)4 (3) 见解析图数据处理与误差分析例 2图实85 甲中所示器材为某同学测绘额定电压为 的小灯泡的 IU 特光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 (1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图甲中的实验电路图连接完整。 (2)开关 S 闭合之前，图甲中滑动 9、变阻器的滑片应该置于 _。 ( 选填“A 端” “间 ”)(3)实验中测得有关数据如下表：U/V 图乙中画出小灯泡的 IU 特性曲线。 图实85(4)若已知小灯泡灯丝在 27时电阻值约为 ，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为_。 (保留三位有效数字)解析(1)对于小灯泡的伏安特性曲线的实验，电流和电压要从零开始调节，故本实验必须使用滑动变阻器分压式接法；由于小灯泡的电阻较小，实验室中的电压表内阻远大于小灯泡的电阻，故采用电流表外接法进行伏安法测电阻；在连接实物图时要注意电表的量程与正负极。 (2)在实验开始前要检查电路的安全性，为了保护电流表和电压表，需 10、要将滑动变阻器的分压值调为零，即将滑片置于 A 位置。 (3)选取合适标度，把各个点描绘在图中，用平滑曲线连接各点。 (4)由作出的伏安特性曲线图读取电压为 时，电流约为 ，依题意可得： ，解得 t1 635 0 3。 .5 t 273 27 273 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 答案(1)如图甲所示(2) A 端(3)如图乙所示(4)0 3(030 3均对)同类实验的拓展与创新例 32007 年诺贝尔物理学奖授给了两位发现“巨磁电阻 ”效应的物理学家。 材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度。 若图实86 甲为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感应强度特性曲 11、线，其中 0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。 为了测量磁感应强度 B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值 按要求完成下列实验。 图实86(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框内画出实验电路原理图( 磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为 ，不考虑磁场对电路其他部分的影响)。 要求误差较小。 提供的器材如下：A磁敏电阻，无磁场时阻值 50 B滑动变阻器 R，全电阻约 20 C电流表 A，量程 2.5 阻约 30 D电压表 V，量程 3 V，内阻约 3 流电源 E，电动势 3 V，内阻不计F开关 S，导线若干(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据 12、如下表：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 _ ，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度 B _T。 (3)试结合图甲简要回答，磁感应强度 B 在 0 和 范围内时磁敏电阻阻值的变化规律有何不同。 (4)某同学查阅相关资料时看到了如图实87 所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻 磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称 )，由图线可以得到什么结论。 图实87解析(1)当 B 时，磁敏电阻阻值约为 6150 900 ；当 B 时，磁敏电阻阻值约为 11150 1 650。 由于滑动变阻器全电阻约为 20 ，比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法。 由于 ，所以电流表应内接。 电路图如图2)方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为： 1 500 ；0 3 1 517 ；0 3 1 500 ；0 3 1 492 ；0 3光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 1 506。 0 3故电阻的测量值为 1 503。 由于 10，从图 5031。