實(shí)驗(yàn)七描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)1.要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3V0.6W”小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),小燈泡兩端的電壓需要從零逐漸增加到3V,并便于操作。已選用的器材有:電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5V,內(nèi)阻約1);電流表(量程為0250mA,內(nèi)阻約5);電壓表(量程為03V,內(nèi)阻約3k);開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的(填字母代號(hào))。 A.滑動(dòng)變阻器(最大阻值20,額定電流1A)B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1750,額定電流0.3A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖(填字母代號(hào))。 (3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)如圖所示,由此說(shuō)明小燈泡的電阻發(fā)生了怎樣的變化?答案(1)A(2)B(3)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)小燈泡標(biāo)示的額定值可以計(jì)算出小燈泡的額定電流I=PU=0.63A=0.2A,根據(jù)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)的要求,小燈泡兩端的電壓需要從零開(kāi)始調(diào)節(jié),故調(diào)節(jié)電路中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法。為方便調(diào)節(jié)應(yīng)選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器,故選A。(2)額定電壓下小燈泡的阻值R=UI=30.2=15,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,故電流表應(yīng)該采用外接法,所以電路應(yīng)采用分壓外接法,故選B。(3)小燈泡的電阻隨電流的增大而增大。2.(2018宜興模擬)某學(xué)習(xí)小組欲探究小燈泡(“3V1.5W”)的伏安特性,可提供的實(shí)驗(yàn)器材如下:A.電池組:電動(dòng)勢(shì)約為4.5V,內(nèi)阻可不計(jì);B.雙量程的電壓表:V1:量程為03V、內(nèi)阻約為3k;V2:量程為015V、內(nèi)阻約為15k;C.雙量程的電流表:A1:量程為00.6A、內(nèi)阻約為1;A2:量程為03A、內(nèi)阻約為0.1;D.滑動(dòng)變阻器R:阻值范圍010、允許通過(guò)的最大電流為2A;E.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干。在盡量提高測(cè)量精度的情況下,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)根據(jù)以上器材,用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將實(shí)物圖1連接成完整電路。(2)閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到(選填“A”或“B”)端。 (3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到電壓、電流數(shù)據(jù)如表所示,請(qǐng)?jiān)趫D2所示的坐標(biāo)紙上畫(huà)出小燈泡的U-I圖線(xiàn)。組數(shù)1234567U/V00.280.580.921.502.003.00I/A00.100.200.300.400.450.49(4)根據(jù)圖線(xiàn)可求得小燈泡在常溫下的電阻約為(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。 答案(1)見(jiàn)解析圖甲(2)A(3)見(jiàn)解析圖乙(4)2.8解析(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法以獲得多組數(shù)據(jù),同時(shí)由于小燈泡內(nèi)阻較小,應(yīng)采用電流表外接法以減小誤差;故連線(xiàn)如圖甲所示。(2)由圖甲可知測(cè)量電路與滑動(dòng)變阻器的左側(cè)并聯(lián),為了讓小燈泡兩端的電壓值從零開(kāi)始調(diào)節(jié),故開(kāi)始時(shí)滑片應(yīng)移到A端。(3)根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的U-I圖線(xiàn)如圖乙所示。(4)作出過(guò)原點(diǎn)的切線(xiàn),如圖丙所示;小燈泡在常溫下的電阻即圖線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的切線(xiàn)的斜率;故R=0.280.1=2.8。3.(2018南通模擬)為描繪一只標(biāo)有“2.5V0.75W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),實(shí)驗(yàn)室提供了如下實(shí)驗(yàn)器材:電壓表V(量程為03V,內(nèi)阻約5k)電流表A1(量程為00.6A,內(nèi)阻約1)電流表A2(量程為03A,內(nèi)阻約10)滑動(dòng)變阻器R1(010)滑動(dòng)變阻器R2(0100)干電池兩節(jié),開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干(1)為了使測(cè)量的準(zhǔn)確度較高,調(diào)節(jié)方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表,滑動(dòng)變阻器; (2)在圖甲所示虛線(xiàn)內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖;(3)連接電路,閉合開(kāi)關(guān),移動(dòng)變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,但電壓表有示數(shù),電流表幾乎不偏轉(zhuǎn),則故障的原因可能是; (4)排除故障后,正確操作得到多組U、I數(shù)據(jù),利用Excel軟件描繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)如圖乙所示,設(shè)小燈泡正常發(fā)光的電阻為RA,小燈泡發(fā)光較暗時(shí)的電阻為RB,根據(jù)圖像可以判斷RA(選填“大于”“等于”或“小于”)RB。 答案(1)A1R1(2)見(jiàn)解析圖(3)小燈泡斷路(4)大于解析(1)燈泡額定電流為0.3A,如果采用3A量程誤差過(guò)大,因此只能采用0.6A量程的A1,本實(shí)驗(yàn)中采用滑動(dòng)變阻器分壓接法,因此應(yīng)采用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器R1。(2)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法,同時(shí)電流表應(yīng)采用外接法,如圖所示(3)閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn),說(shuō)明電路斷路。電壓表有示數(shù),說(shuō)明與電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦?則電路故障的原因可能是燈泡斷路。(4)I-U圖像中各點(diǎn)與原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率表示電阻的倒數(shù),則由題圖乙可知,正常發(fā)光時(shí)的斜率較小,故說(shuō)明正常發(fā)光時(shí)的電阻大于較暗時(shí)的電阻。4.(2017鹽城中學(xué)三模)一只小燈泡,額定功率為0.75W,額定電壓值已模糊不清,A小組的同學(xué)想測(cè)定其額定電壓值,于是先用歐姆表測(cè)出該燈泡的電阻約為3,然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=PR=1.5V。B小組同學(xué)認(rèn)為A小組測(cè)量方法有誤,他們利用下面可供選擇的器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路,測(cè)量通過(guò)燈泡的電流和它兩端的電壓,并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)繪制燈泡的U-I圖線(xiàn),進(jìn)而找到燈泡的額定電壓。A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3k)B.電流表A1(量程1500mA,內(nèi)阻約0.02)C.電流表A2(量程500mA,內(nèi)阻約0.6)D.滑動(dòng)變阻器R1(010)E.滑動(dòng)變阻器R2(0100)F.電源E(電動(dòng)勢(shì)4.0V,內(nèi)阻不計(jì))G.開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線(xiàn)若干H.待測(cè)燈泡L(額定功率0.75W,額定電壓未知)(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,B小組的同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加,在下面所給的虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖。上述器材,電流表選(選填“A1”或“A2”);滑動(dòng)變阻器選(選填“R1”或“R2”)。 (2)當(dāng)電壓達(dá)到1.23V時(shí),發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗,當(dāng)達(dá)到2.70V時(shí),燈泡功率已超過(guò)額定功率,便立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān),并將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在下面表格中,請(qǐng)你根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中的坐標(biāo)紙上作出燈泡的U-I圖線(xiàn)。次數(shù)1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310(3)由圖像得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為V,顯然這一結(jié)果大于1.5V,究其原因是。 答案(1)電路原理圖如圖所示A2R1(2)圖線(xiàn)如圖所示(3)2.5(2.42.6均可)燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻(或燈泡電阻隨溫度升高而變大)解析(3)由U-I圖線(xiàn)可知,當(dāng)小燈泡的功率為0.75W時(shí),電壓約為2.5V。5.(2016江蘇單科,10)小明同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系,已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10,R隨t的升高而增大,實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度。實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合S,先將開(kāi)關(guān)K與1端閉合,調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度,分別記下溫度t1,t2,和電流表的相應(yīng)示數(shù)I1,I2,。然后將開(kāi)關(guān)K與2端閉合,調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1,I2,分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1,R2,。(1)有以下兩種電流表,實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用。 A.量程0100mA,內(nèi)阻約2B.量程00.6A,內(nèi)阻可忽略(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,要將電阻箱的阻值由9.9調(diào)節(jié)至10.0,需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”“b”“c”,正確的操作順序是。 將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”(3)實(shí)驗(yàn)記錄的t和R的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表溫度t()20.040.060.080.0100.0阻值R()9.610.411.112.112.8請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在如圖所示方格紙上作出R-t圖線(xiàn)。由圖線(xiàn)求得R隨t的變化關(guān)系為R=。 答案(1)A(2)(或)(3)見(jiàn)解析圖0.04t+8.8(0.04t+8.70.04t+8.9都算對(duì))解析(1)電路中電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V,金屬電阻的阻值約為10,滑動(dòng)變阻器最大阻值為10,電流在0.0750.15A之間變化,則電流一般在0.1A以?xún)?nèi)調(diào)整,為使電流讀數(shù)更準(zhǔn)確,應(yīng)選用量程0100mA的電流表。(2)調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)按照先調(diào)大再調(diào)小的原則,旋轉(zhuǎn)各旋鈕的正確操作順序是(或)。(3)R-t圖像如圖所示由R-t圖像知,R=0.04t+8.8()。6.(2019運(yùn)河中學(xué)月考)有一只標(biāo)識(shí)為“2.5V0.5A”的小燈泡,小華想測(cè)定其伏安特性曲線(xiàn),實(shí)驗(yàn)室中的器材除了導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外,還有以下一些器材可供選擇:編號(hào)器材名稱(chēng)規(guī)格與參數(shù)A電源E電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻不計(jì)B電流表A1量程010mA,內(nèi)阻200C電流表A2量程0600mA,內(nèi)阻約為2D電阻箱R最大阻值999.99E滑動(dòng)變阻器R1最大阻值10F滑動(dòng)變阻器R2最大阻值2k(1)為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?需要組裝一個(gè)量程為3.0V的電壓表,那么電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)到。 (2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇(選填器材前面的編號(hào))。 (3)請(qǐng)幫助小華設(shè)計(jì)一個(gè)電路,要求使誤差盡量小,并將電路圖畫(huà)在虛線(xiàn)框內(nèi)。(4)小華在實(shí)驗(yàn)中用電流表和改裝后的電壓表測(cè)得數(shù)據(jù)并記錄在下表中,請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在如圖所示方格紙上作出該小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)。U/V00.51.01.52.02.5I/A00.170.300.390.450.49(5)將一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻為3的電源直接接在該小燈泡的兩端,則該小燈泡的實(shí)際功率為W(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。 答案(1)100(2)E(3)見(jiàn)解析圖(4)見(jiàn)解析圖(5)0.2解析(1)由題意可知,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用伏安法測(cè)定小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),由表中數(shù)據(jù)可知,電流大小最大約為0.49A,因此電流表應(yīng)采用A2,故只能采用A1與電阻箱串聯(lián)的方式改裝成電壓表,由串、并聯(lián)電路規(guī)律可知,R=30.01-200=100。(2)由題意知,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓式接法,所以只能選用總阻值較小的E。(3)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓式接法,RV=300,RA22,2.5V0.5A=5,故電流表采用外接法,電路圖如圖所示(4)根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線(xiàn)如圖所示(5)在燈泡的伏安特性曲線(xiàn)中作出電源的U-I圖線(xiàn),兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn),由圖可知,電壓U=0.8V,電流I=0.24A,則功率P=UI=0.8×0.24W0.2W。12