【物理】2019届一轮复习人教版电学实验中的图象（二）学案

【物理】2019届一轮复习人教版电学实验中的图象（二）学案

考查方向2.图象的描绘 ‎【例2】某学习小组在研究小灯泡灯丝电阻和温度的关系时，描绘了一只小灯泡(3.6 V　‎0.3 A)的伏安特性曲线。实验中除红外测温仪、导线和开关外，还有以下器材可供选择：‎ A．电源E(电动势为6.0 V)‎ B．电压表V1(量程为0 3 V，内阻约为2 kΩ)‎ C．电压表V2(量程为0 5 V，内阻约为4 kΩ)‎ D．电流表A1(量程为0 ‎0.6 A，内阻约为0.2 Ω)‎ E．电流表A2(量程为0 100 mA，内阻约为2 Ω)‎ F．滑动变阻器R1 (最大阻值10 Ω，额定电流‎1 A)‎ G．滑动变阻器R2(最大阻值2 kΩ，额定电流100 mA)‎ ‎(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，请你选择合适的电压表、电流表和滑动变阻器 (填所选仪器前的字母序号)，并为该小组设计电路图，画在虚线框内。 ‎ ‎ (2)根据正确设计的实验电路图，学习小组测得电压、电流、灯丝温度，并求得对应电阻值，如下表：‎ 电压/V ‎0‎ ‎0.20‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ ‎3.50‎ 电流/A ‎0‎ ‎0.051‎ ‎0.105‎ ‎0.165‎ ‎0.205‎ ‎0.235‎ ‎0.260‎ ‎0.280‎ ‎0.300‎ 电阻/Ω ‎3.9‎ ‎4.8‎ ‎6.1‎ ‎7.3‎ ‎8.5‎ ‎9.6‎ ‎10.7‎ ‎12.0‎ 温度/℃‎ ‎12.0‎ ‎66.1‎ ‎144.1‎ ‎216.3‎ ‎288.3‎ ‎354.4‎ ‎420.4‎ ‎498.5‎ 根据表格中的数据，学习小组的同学在图中画出了小灯泡的伏安特性曲线。现要知道图线上P点对应的电阻RP，有同学认为可以作出曲线在P点的切线，而RP就等于该切线的斜率的倒数，这样做是否正确？‎ 答： 。(选填“正确”或“不正确”)‎ ‎(3)请你根据表格中的数据，在图9中画出灯丝的电阻值随温度变化的关系图线。根据图中的R－t 图线可知，灯丝的电阻值与温度的关系是： ；‎0 ℃‎时灯丝的电阻值约为 Ω(保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】(1)CDF　电路如图所示 ‎(2)不正确 ‎(3)如图所示　一次函数关系　3.7‎ ‎【针对训练1】 ‎ ‎(1)有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U－I图线，有下列器材供选用：‎ A．电压表(0 5 V，内阻10 kΩ)‎ B．电压表(0 10 V，内阻20 kΩ)‎ C．电流表(0 ‎0.3 A，内阻1 Ω)‎ D．电流表(0 ‎0.6 A，内阻0.4 Ω)‎ E．滑动变阻器(5 Ω，‎1 A)‎ F．滑动变阻器(500 Ω，‎0.2 A)‎ ‎①实验中电压表应选用 ，电流表应选用 ．为使实验误差尽量减小，要求电压表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)．‎ ‎②请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图甲中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．‎ ‎③根据U－I图象，当灯泡两端所加电压为3.2 V时，电功率为 W.‎ 图甲 图乙 ‎【答案】(1)①A　D　E　②电路图　连线如图所示 ‎③1.44‎ ‎【针对训练2】某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E。‎ ‎(1)先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为 V。‎ ‎(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势。‎ ①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路。‎ ②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U。该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的与的值。请用表中数据在坐标纸上描点，并作出－图线。‎ R(Ω)‎ ‎166.7‎ ‎71.4‎ ‎50.0‎ ‎33.3‎ ‎25.0‎ ‎20.0‎ U(V)‎ ‎8.3‎ ‎5.9‎ ‎4.8‎ ‎4.2‎ ‎3.2‎ ‎2.9‎ (×10－2Ω－1)‎ ‎0.60‎ ‎1.40‎ ‎2.00‎ ‎3.00‎ ‎4.00‎ ‎5.00‎ (V－1)‎ ‎0.12‎ ‎0.17‎ ‎0.21‎ ‎0.24‎ ‎0.31‎ ‎0.35‎ ③从图线中可求得E＝ V。‎ ‎【答案】(1)9.4　‎ ‎(2)①连线如图甲所示 图甲 ②所作图象如图乙所示 图乙 ③10.0(9.5 11.1 V均正确)‎ ‎【小结】描绘电学实验图象，需要明确大方向，即图象是直线还是曲线，斜率是正还是负，随着横坐标的变大，纵坐标如何变化。如小灯泡的伏安曲线必然是过原点的曲线，测电源的电动势和内电阻，一般是一次函数图象，根据闭合电路的欧姆定律写出表达式后，经过数学变换，变为图象中的纵坐标与横坐标的函数关系。‎ 考查方向3.图象的应用 ‎【例3】某同学利用图（a）所示装置进行DIS实验来测绘小灯泡的U﹣I特性曲线，画出小灯泡的U﹣I特性曲线如图（b）．请完成下列问题：‎ ‎（1）电路图（a）中“A传感器”是　 　传感器，“B传感器”是　 　传感器；‎ ‎（2）由图（b）可知，小灯泡灯丝电阻的变化规律是：阻值随电流的增大而 　；‎ ‎（3）现将该小灯泡与一阻值为2Ω的定值电阻串联后接在电动势为3.0V，内阻为1Ω的电源两端，电路中的电流约为　 　A．‎ 由图示图象可知，灯泡两端电压为1.4V，电流为‎0.52A．‎ ‎【答案】（1）电压；电流；（2）先不变后增大；（3）0.52（0.50 0.53）．‎ ‎【针对训练1】某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．可用的器材如下：电源、滑动变阻器、电流表、电压表、不同规格的小灯泡两个、电键、导线若干．‎ ‎（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡L1的U﹣I图象如图（a）中的图线L1，则可知小灯泡L1的电阻随电压增大而　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）．‎ ‎（2）为了得到图（a）中的图线，请将图（b）中缺少的两根导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）． ‎ ‎（3）换小灯泡L2重做实验，得到其U﹣I图象如图（a）中的图线L2，现将这两个小灯泡并联连接在电动势3V、内阻6Ω的电源两端，则此时电源两端的电压为　 　V；灯泡L2消耗的功率为　 　W．‎ ‎【答案】可以看出V时，，，V。‎ ‎【小结】此类问题不可能单纯通过计算获得，必须结合图象分析。例3中，将电源的图象与小灯泡的结合，交点坐标即为灯泡的工作电压和电流，针对训练1中，由于两灯泡上的电压相同，将小灯泡的与一条水平线结合，交点横坐标即两个灯泡上的实际电流，若针对训练1中改为两个灯泡串联，因为两灯泡的电流相同，需要做一条竖直线，交点坐标为两小灯泡的实际电压。‎