【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1-7-3(二)描绘小电珠的伏安特性曲线

描绘小电珠的伏安特性曲线[命题报告·教师用书独具]知识点题号实验原理及电路设计1、4、6实验仪器选取及数据处理3、5实验误差分析2创新实验71.“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，选用的电路图应是()解析：由于小灯泡的电阻很小，所以电流表应外接，故A、C错；又因描绘小灯泡的伏安特性曲线从电压为零开始，所以要用分压接法，故B选项正确、D错．答案：B2．描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图所示，所用小电珠的额定电压是3.8V．关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是()A．系统误差主要是由电压表的分流引起的B．系统误差主要是由电流表的分压引起的C．系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的D．系统误差主要是由读数时的估读引起的解析：由于小电珠的电阻比较小，所以采用电流表外接的方法．此时电压表的测量值是准确的，但是电流表的测量值和真实值相比要大，原因是电压表分流．答案：A3．(2013年东营模拟)为探究小电珠L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关S，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U­I图象应是图中的()解析：小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻R增大，所以U­I图线的斜率增大，故C项正确．答案：C4．(2013年广州质检)在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：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、电键S等，要求灯泡两端电压从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．A．_____________________________________________________________B．_____________________________________________________________解析：(1)因为灯泡两端的电压要从0开始调节，故滑动变阻器只能采用分压接法．(2)在电路接好并检查是否正确连线之前，电键应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接为分压电路时，滑动变阻器的有效电阻应从最小值开始调节，故滑片应先处于b端．答案：(1)分压(2)A.电键S不应闭合，应处于断开状态B．滑动变阻器滑动触头位置不当，应将其置于b端5．(2013年深圳调研)有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法测绘这个灯泡的I­U图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)E．滑动变阻器(10Ω，5A)F．滑动变阻器(200Ω，0.5A)G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)(1)用如图所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________．滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.(3)若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻．解析：小灯泡的额定电压为2.8V，故电压表选用(0～3V)；功率约为0.8W，故小灯泡的电流约为0.3A，电流表选取(0～0.6A)；滑动变阻器一般选择小的便于调节．根据图表的横坐标电压2.8V对应的纵坐标电流为0.28A，根据欧姆定律得电阻为10Ω；当与6V电源相连时，根据欧姆定律可得需串联11Ω电阻．答案：(1)ADE(2)10(3)116．(2012年高考四川理综)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“4.0V,0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻rV＝9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________Ω.(2)乙同学又设计了如图3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4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．解析：(1)题图2电压表量程为3V，则示数为2.3V，解得电阻值R＝UI＝2.30.46Ω＝5Ω.(2)电压表满偏为3V，设此支路电压为U，则有U3V＝9＋39，解得U＝4V，即小灯泡L上的电压UL＝U＝4V.(3)因为L的额定电流0.7A大于电流表的量程0.6A，故需要在旁并联适当的分流电阻R1，据IA2RA2＝I1R1，I1＋IA2＝IL，这样能充分测量L的电压及电流．答案：(1)5(2)4(3)如图所示7．(创新实验)发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号如图甲所示，正常使用时，带“＋”的一端接高电势，带“－”的一端接低电势．某同学用实验方法探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如表中所示.U/V00.40.81.21.62.02.42.62.83.0I/mA00.92.34.36.812.019.024.030.037.0(1)在图乙中的线框内画出实验电路图．(除电源、开关、滑动变阻器外，实验用电压表V：内阻RV约为10kΩ；电流表mA：内阻RA约为100Ω)(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线．(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系____________．解析：(1)同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100～500Ω之间，故电流表的内阻对测量结果影响较大，利用电流表外接法误差较小．而测量数据应从0开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的数据．(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出IU图线．答案：(1)实验电路图如图a所示a(2)伏安特性曲线如图b所示b(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小