人教版高考物理一轮复习专题8恒定电流实验9描绘小灯泡的伏安特性曲线课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题8恒定电流实验9描绘小灯泡的伏安特性曲线课件，共30页。

必 备 知 识·深 悟 固 基
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U－I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．滑动变阻器的限流接法和分压接法
3．实验器材小灯泡(3.8 V　0.3 A)或(2.5 V　0.6 A)一个、电压表(0～3～15 V)与电流表(0～0.6～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．4．实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按原理图连接好实验电路．(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S.
(3)移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.(4)拆除电路，整理仪器．5．数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系的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．
6．注意事项(1)电路的连接方式①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V　0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．②滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化．(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．
(3)I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差．(4)当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关．(5)舍去误差较大的点，I－U图线是平滑的直线而非折线．7．误差分析(1)由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．(2)电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数．
关 键 能 力·突 破 要 点
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]
例1　(2020年全国卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻Rg1＝10.0 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻Rg2＝1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图甲所示．
(1)根据图甲，在图乙的实物图中画出连线．
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝______，流过小灯泡的电流I＝______.为保证小灯泡的安全，I1不能超过______mA．(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.
根据实验数据可算得，当I1＝173 mA时，灯丝电阻R＝________Ω.(保留1位小数)(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于________Ω(保留1位小数)．【答案】(1)如图　(2)I1(Rg1＋R0)　I2－I1　180　(3)11.6　(4)8.0
(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6 V，而电流表A1不能超过其量程200 mA，此时结合(1)中式子解得R0＝8 Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8 Ω.
变式1　(2020年江苏卷)某同学描绘一种电子元件的I－U关系图像，采用的实验电路图如图甲所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关．
(1)请用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整．(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I－U图线．
(3)根据作出的I－U图线可知，该元件是________(填“线性”或“非线性”)元件．(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________．A．电压和电流的测量误差增大B．可能因电流过大烧坏待测元件C．滑动变阻器允许的调节范围变小D．待测元件两端电压的可调节范围变小
【答案】(1)如图甲　(2)如图乙　(3)非线性　(4)BC
命题二　拓展创新实验　[创新考查]
描绘小灯泡的伏安特性曲线可以从以下方面进行改进与创新：1．描绘二极管的伏安特性曲线．2．描绘太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线．3．测定小灯泡在不同电压下的电功率，描绘小灯泡电功率P与两端电压的平方U2的曲线．
例2　硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表的V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．
(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．
甲　　　 　　　乙　　 　　　　　　丙
(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.①某次测量时，电压表V1示数如图丙所示，则U1＝________V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA．(结果保留2位小数)②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1，U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux 和通过反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立Ix－Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点．请标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线.
③由Ix－Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux呈________(填“线性”或“非线性”)关系．
【答案】(1)如图甲所示
　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙
(2)①1.40　0.23　②Ix－Ux图线如图乙所示　③非线性
变式2　太阳能是一种清洁、绿色的能源．在我国上海举办的世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能；在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图．
(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I－U图像，由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻____________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为_____Ω.
甲　　　　　　　　　　　　乙