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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 第4講 實驗八 描繪小電珠的伏安特性曲線 新人教版 1．一只小燈泡，標有“3 V,1.5 W”的字樣．現(xiàn)要描繪小燈泡0～3 V的伏安特性 曲線．實驗器材有： A．最大阻值為10 Ω的滑動變阻器 B．電動勢為6 V、內(nèi)阻約為1.0 Ω的電源 C．量程為0.6 A、內(nèi)阻約為1.0 Ω的電流表A1 D．量程為3 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表A2 E．量程為3 V、內(nèi)阻約為6 kΩ的電壓表V1 F．量程為15 V、內(nèi)阻約為10 kΩ的電壓表V2 G．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)電壓表應(yīng)選用________；電流表應(yīng)選用________．(將選項代號的字母填在橫線上) (2)在該實驗中，設(shè)計了如圖1所示的四個電路．為了減小誤差，應(yīng)選取的電路是________(將選項代號的字母填在橫線上)． 圖1 (3)以下是該實驗的操作步驟： A．將電流表、電壓表、變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路； B．調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，保證閉合開關(guān)前使滑動變阻器與小燈泡并 聯(lián)部分的阻值最大； C．閉合開關(guān)，記下電壓表、電流表的一組示數(shù)(U1，I1)，移動滑動變阻器 的滑片，每移動一次記下一組(U，I)值，共測出12組數(shù)據(jù)； D．按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用直線段連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線．指出以上步驟中存在錯誤或不妥之處并修改． 解析　(1)因為小燈泡的額定電壓為3 V，故電壓表選E；小燈泡的額定電流I＝＝ A＝0.5 A，故電流表選C.(2)小燈泡在額定電壓下的電阻R＝＝6 Ω，由于>，故電流表外接．描繪伏安特性曲線時，電壓從零開始，需用滑動變阻器的分壓式接法，選C. 答案　(1)E　C　(2)C　(3)步驟B不妥，閉合開關(guān)前應(yīng)使滑動變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的阻值為零；步驟D有錯，應(yīng)為按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用一條平滑的曲線連接起來． 2．有一個小燈泡上標有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的IU圖線，現(xiàn)有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻10 kΩ) B．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻20 kΩ) C．電流表(0～3 A，內(nèi)阻0.4 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻1 Ω) E．滑動變阻器(最大阻值為10 Ω，允許最大電流為2 A) F．滑動變阻器(最大阻值為500 Ω，允許最大電流為1 A) G．學(xué)生電源(直流6 V)、開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)實驗時，選用圖2甲而不選用圖乙所示的電路圖來完成實驗，其理由是：_________________________________________________________________. (2)實驗中所用電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________．(用序號字母表示) 圖2 解析　(1)因?qū)嶒災(zāi)康氖敲枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用甲圖所示的分壓式電路合適，這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，且能方便地測多組數(shù)據(jù)．(2)因小燈泡額定電壓為4 V,0～15 V的量程太大，讀數(shù)誤差大，所以電壓表選0～5 V的A；小燈泡的額定電流I＝0.5 A，則電流表只能選D；滑動變阻器F的最大阻值遠大于小燈泡電阻8 Ω，調(diào)節(jié)不方便，故應(yīng)選滑動變阻器E；又因RVRA>R，所以電流表應(yīng)外接． 答案　(1)描繪燈泡的IU圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)　(2)A　D　E 3．圖3為“測繪小燈泡伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V. 圖3 (1)完成下列實驗步驟： ①閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，________； ②閉合開關(guān)后，逐漸移動變阻器的滑片，________； ③斷開開關(guān)，……根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線． (2)在虛線框中畫出與實物電路相應(yīng)的電路圖． 解析　(1)滑動變阻器為分壓式接法，故閉合開關(guān)前，燈泡兩端的電壓為零，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使它靠近滑動變阻器左端的接線柱．閉合開關(guān)后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達到額定電壓． (2)與實物電路相應(yīng)的電路圖如圖所示． 答案　(1)①使它靠近滑動變阻器左端的接線柱?、谠黾有襞輧啥说碾妷海涗涬娏鞅砗碗妷罕淼亩嘟M讀數(shù)，直至電壓達到其額定電壓　(2)如解析圖所示 4．物理興趣小組的同學(xué)們從實驗室中找到一只小燈泡，其標稱功率值為0.75 W，額定電壓值已模糊不清．他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約為2 Ω，然后根據(jù)公式計算出該燈泡的額定電壓U＝＝ V＝1.22 V．他們懷疑所得電壓值不準確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設(shè)計一個電路，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測量數(shù)據(jù)來繪燈泡的UI圖線，進而分析燈泡的額定電壓． A．電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) B．電流表A1(量程150 mA，內(nèi)阻約2 Ω) C．電流表A2(量程500 mA，內(nèi)阻約0.6 Ω) D．滑動變阻器R1(0～20 Ω) E．滑動變阻器R2(0～100 Ω) F．電源E(電動勢4.0 V，內(nèi)阻不計) G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干 H．待測燈泡L(額定功率0.75 W，額定電壓未知) (1)在下面所給的虛線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇________(填“A1”或“A2”)；滑動變阻器選擇________(填“R1”或“R2”)． (2)在實驗過程中，該同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，當電壓達到1.23 V時，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當達到2.70 V時，發(fā)現(xiàn)燈泡已過亮，便立即斷開開關(guān)，并將所測數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中. 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70 I/mA 80 155 195 227 255 279 310 請你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖4中作出燈泡的U－I圖線． 圖4 (3)由圖象得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為________V；這一結(jié)果大于1.23 V，其原因是__________________________________________________________． 解析　(1)根據(jù)P＝I2R，估算燈泡的電流大約是600 mA，因此電流表應(yīng)選A2；本實驗要描繪出燈泡的U－I圖線，需要測量多組數(shù)據(jù)，因此滑動變阻器應(yīng)接成分壓式，所以應(yīng)選阻值較小的R1；小燈泡電阻不大，電流表應(yīng)外接； (2)如圖所示 (3)由P＝UI＝0.75 W，再結(jié)合圖象可知U額＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時的電阻． 答案　(1)電路原理圖如圖所示　A2　R1 (2)見解析圖 (3)2.5(2.4～2.6)　燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時的電阻(或燈泡電阻隨溫度升高而變大) 5．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下： 小燈泡L，規(guī)格“4.0 V,0.7 A”； 電流表A1，量程3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω； 電流表A2，量程0.6 A，內(nèi)阻r2＝0.2 Ω； 電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻rV＝9 kΩ； 標準電阻R1，阻值1 Ω； 標準電阻R2，阻值3 kΩ； 滑動變阻器R，阻值范圍0～10 Ω； 學(xué)生電源E，電動勢6 V，內(nèi)阻不計； 開關(guān)S及導(dǎo)線若干． ① 甲同學(xué)設(shè)計了如圖5(1)所示的電路來進行測量，當通過L的電流為0.46 A時，電壓表的示數(shù)如圖(2)所示，此時L的電阻為________Ω. 圖5 ②乙同學(xué)又設(shè)計了如圖10a所示的電路來進行測量，電壓表指針指在最大刻度時，加在L上的電壓值是________V. ③學(xué)習(xí)小組認為要想更準確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計電路．請你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖6b所示的虛線框內(nèi)補畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號． 圖6 解析　①電壓表的示數(shù)U＝2.30 V，所以燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝5 Ω. ②由題圖知電壓表V與R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓，當電壓表V的示數(shù)為3 V時，R2兩端的電壓U2＝R2＝3 V＝1 V，所以燈泡兩端的電壓U′＝UV＋U2＝(3＋1)V＝4 V. ③要想更準確地描繪出L完整的伏安特性曲線，則電壓表的量程為4.0 V，電流表的量程為0.7 A，因此將電壓表V與標準電阻R2串聯(lián)改裝為量程為4.0 V的電壓表，將電流表A2與標準電阻R1，并聯(lián)改裝量程為0.6 A＋ A＝0.72 A的電流表．故虛線框內(nèi)實驗電路如下圖所示． 答案?、??、??、廴缃馕鰣D所示