第二章 学案5.docx
- 文档编号:26255977
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:245.80KB
第二章 学案5.docx
《第二章 学案5.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章 学案5.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第二章学案5
学案5 实验:
测绘小灯泡的伏安特性曲线
[学习目标] 1.理解电流表的内接法和外接法,并会进行正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法,能进行正确地应用.3.学会测绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法.
一、电流表的内接法和外接法的比较
1.
(1)实际的电流表内阻是否为零?
实际的电压表内阻是否无穷大?
(2)图1(a)中电压表测量的电压是否等于电阻两端的电压?
图(b)中电流表测量的电流是否等于通过电阻的电流?
图1
答案
(1)不为零 不是无穷大
(2)不等于 不等于
2.电流表的内接法和外接法的误差分析及适用情况
内接法
外接法
电路图
测量值和真实值的比较
R测=
=Rx+RA
测量值大于真实值
R测=
=
测量值小于真实值
误差原因
电流表的分压
电压表的分流
适用于测量
测大(填“大”或“小”)电阻或
>(“>”或“<”)
测小(填“大”或“小”)电阻或
>(“>”或“<”)
二、滑动变阻器的两种接法的比较
1.
(1)电阻R和滑动变阻器R0串联组成图2(a)所示电路,电路两端电压为U,试求电阻R两端电压的调节范围.
(2)电阻R和滑动变阻器R0组成图(b)所示电路,电路两端电压为U,试求电阻R两端电压的调节范围.
(a) (b)
图2
答案
(1)
U~U
(2)0~U
2.比较滑动变阻器的两种接法
限流式
分压式
电路组成
变阻器接入电路的特点
采用“一上一下”的接法
采用“两下一上”的接法
调压范围
~E
(不计电源内阻)
0~E
(不计电源内阻)
适用情况
负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多,或R稍大,且电压、电流变化不要求从零调起
(1)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调
(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R
三、测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.实验原理:
用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在IU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,即得小灯泡的伏安特性曲线,电路图如图3所示.
图3
2.实验器材
学生电源(4~6V直流)或电池组、小灯泡(“4V 0.7A”或“3.8V 0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.
3.实验步骤
(1)根据小灯泡上所标的额定值,确定电流表、电压表的量程,按图3所示的电路图连接好实物图.(注意开关应断开,滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,使电流表、电压表有较小的明显示数,记录一组电压U和电流I.
(3)用同样的方法测量并记录几组U和I,填入下表.
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压U/V
电流I/A
(4)断开开关,整理好器材.
4.数据处理
(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系.
(2)在坐标纸中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,就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.实验结果与数据分析
(1)结果:
描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线,而是向横轴弯曲的曲线.
(2)分析:
灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲,即斜率变小,电阻变大,说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.
6.注意事项
(1)因I-U图线是曲线,本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值,因此滑动变阻器应采用分压式接法.
(2)由于小灯泡的电阻较小,故采用电流表外接法.
(3)画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中,使所描绘图线占据整个坐标纸为宜,不要画成折线,应该用平滑的曲线连接,对个别偏离较远的点应舍去.
一、实验原理的理解及器材的选择
例1 有一个小电珠上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个电珠的U-I图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,10A)
F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
(1)实验中电压表应选用________,电流表应选用________.(用序号字母表示)
(2)为使实验误差尽量减小,要求小电珠两端的电压从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用________(用序号字母表示).
(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把图4所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.
图4
解析
(1)因小电珠的额定电压为4V,为了保证安全,选用的电压表量程应稍大于4V,但不能大太多,量程太大则示数不准确,故只能选用0~5V的电压表,故选A.由P=UI得,小电珠的额定电流I=
=0.5A,故应选择0~0.6A量程的电流表,故选D.
(2)由题意可知,小电珠两端的电压要从零开始变化且多取几组数据,故只能采用滑动变阻器的分压式接法,而分压式接法中应选总阻值小的滑动变阻器,故选E.
(3)小电珠内阻R=
=8Ω,小于R0=
,故采用电流表外接法,故电路图和实物连接图如图所示.
答案
(1)A D
(2)E (3)见解析
二、实验数据的处理
例2 某同学在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据:
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.60
3.00
I/A
0.020
0.060
0.100
0.140
0.170
0.190
0.200
0.205
(1)在图5中画出I—U图象.
图5
(2)从图象上可以看出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是______________________.
(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________.
解析 画出I-U图象如图所示,曲线开始呈直线状说明开始时电阻不变,后来逐渐靠近U轴说明电阻增大.
答案
(1)见解析图
(2)开始时不变,后来增大
(3)增大
[总结提升]
(1)首先要根据表中数据选择合适的标度;
(2)描点后用平滑的曲线连接,个别偏离较远的点应舍去.
1.在图6中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法不正确的是( )
图6
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲中R测>R真,乙中R测 C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R≪RV,故此法测较小电阻好 D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R≫RA,故此法测较大电阻好 答案 B 解析 题图甲叫做电流表的外接法,题图乙叫做电流表的内接法,A正确;题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R= 可知,R测<R真;R越小,电压表分流越小,误差越小,因此这种接法适合测小电阻;题图乙由于电流表的分压,导致电压的测量值偏大.由R= 得R测>R真,R越大,电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误;C、D正确;故选B. 2.“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,提供的实验器材有: A.小灯泡(额定电压为3.8V,额定电流约为0.3A) B.电流表A(0~0.6A,内阻约为0.5Ω) C.电压表V(0~6V,内阻约为5kΩ) D.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A) (0~100Ω,0.2A) E.滑动变阻器R2 F.电源(6V,内阻不计) G.开关及导线若干 (1)实验中滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”) (2)该同学设计了实验测量电路,通过改变滑动变阻器滑片的位置,使电流表的读数从零开始变化,记录多组电压表的读数U和电流表的读数I.请在图7甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整. 图7 (3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的UI图象,根据图象可知小灯泡的电阻随着电流的增大而________(选填“增大”、“减小”或“不变”) 答案 (1)R1 (2)如图所示 (3)增大 解析 “测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验应该设计成分压电路,滑动变阻器选择阻值范围小的R1.由于小灯泡电阻小,采用电流表外接电路.根据图象可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大. 1.有一未知电阻Rx,为较准确地测出其阻值,先后用图1中甲、乙两种电路进行测试,利用甲图测得的数据是“2.8V 5.0mA”,而用乙图测得的数据是“3.0V 4.0mA”,那么该电阻测得的较为准确的情况是( ) 图1 A.560Ω,偏大B.560Ω,偏小 C.750Ω,偏小D.750Ω,偏大 答案 D 解析 由于 = < = ,即电流表的变化大,电压表的分流作用大,根据试触法的原则,可知用安培表内接法比较准确,用题图乙电路,此时电阻为R= = =750Ω.在电流表的内接法中,测量值大于真实值,故选D. 2.要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作.已选用的器材有: 电池组(电动势为4.5V); 电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω); 电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ); 电键一个、导线若干. (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号). A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A) B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号). 答案 (1)A (2)B 解析 (1)根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”,而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器,故选A. (2)在 (1)中已经明确了控制电路,继续要选择电流表的接法,题中 = =3,而 = =200,可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显,故而应选择电流表的外接法,综上可知电路图应选用图B. 3.在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有: 小灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、开关S等,要求小灯泡两端电压从0开始变化. (1)实验中滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”). (2)某同学已连接如图2所示的电路,在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正. 图2 ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案 (1)分压 (2)①开关S不应闭合,应处于断开状态 ②滑动变阻器滑动触头P位置不当,应将其置于b端 4.图3是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图. 图3 图4 (1)根据图3画出实验电路图; (2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图4中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V.所示读数为: ①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________. 答案 (1)见解析图 (2)①0.10A ②0.24A ③2.00V ④0.27V 8.3Ω(8.3±0.1Ω均可) 2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)[如填为2.7Ω(2.7±0.1Ω均可) 8.3Ω(8.3±0.1Ω均可)也行] 解析 (1)由实物连接图可知电路图如图所示. (2)电流表量程为0.6A时,最小刻度为0.02A,读数读到小数点后两位,所以①表示数为0.10A,②表示数为0.24A;电压表量程为3V,最小刻度为0.1V,应估读到0.01V,所以③表示数为2.00V,④表示数为0.27V,根据欧姆定律R1= = ≈8.3Ω,R2= = Ω=2.7Ω. 5.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的实验器材有: (A)电压表V(量程6V,内阻20kΩ); (B)电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω); (C)电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω); (D)变阻器R1(0~1000Ω,0.5A); (E)变阻器R2(0~20Ω,2A); (F)学生电源E(6~8V),开关S及导线若干. 实验中要求在电压表0~6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则上述器材中: (1)电流表应选________,变阻器应选________; (2)请在方框中画出实验原理图; (3)根据实验原理图,用笔画代替导线将图5中的实物连接成实验电路. 图5 答案 (1)A2 R2 (2)如图所示 (3)如图所示 6.如图6甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图. (1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图_______,简要说明理由: _____________________________________________ ________________________________________________________________________. (电源电压为9V,滑动变阻器的阻值为0~100Ω) (2)在如图丁所示的电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω.由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为______V;电阻R2的阻值为________Ω. 甲 乙 丙 丁 图6 答案 (1)乙 图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压 (2)5.2 111.8 解析 (1)图乙的滑动变阻器用的是分压式接法,加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压,从而能够得到完整的I-U图线,故选图乙. (2)通过R1的电流为I1= = A=36mA,通过热敏电阻的电流I2=I-I1=(70-36)mA=34mA,由题图甲可知热敏电阻两端的电压为5.2V,电阻R2= Ω≈111.8Ω. 7.在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,所用器材有: 电动势为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据,如图7是没有连接完的实物电路.(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根) 图7 (1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整; (2)连好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表几乎不偏转,则故障的原因可能是__________________________________________ ________________________________________________________________________; (3)排除故障后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,在要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向________端滑动(选填“左”“右”); (4)图线是曲线而不是过原点的直线,原因是__________________________________. 答案 (1)连线如图 (2)c段导线断路或灯泡损坏 (3)右 (4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大 解析 (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法,这样能使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大,小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大,而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表和灯泡的左端连接好,只能将电压表与灯泡直接并联,采用电流表的外接法,这样误差较小. (2)由于整个电路分成两条支路,电压表这条支路无故障,而灯泡这个支路出故障,只能是灯泡的灯丝断了或c段导线断路所致,导致电压表直接接入干路,电阻过大,滑动变阻器无法控制电流,电流表示数没变化. (3)小灯泡的额定电压为2.5V,要增大电压必须调节滑动变阻器,让滑动变阻器分压给灯泡的电压增大,所以P要向右滑动. (4)从伏安特性曲线可以看出,电压升高时,小灯泡的功率增大,电压示数与电流示数的比值增大,故曲线表达了小灯泡的电阻随着温度升高而增大.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二章 学案5 第二
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)