備戰(zhàn)2019年高考物理 考點(diǎn)一遍過 考點(diǎn)42 實(shí)驗(yàn):描繪小電珠的伏安特性曲線(含解析)
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1、實(shí)驗(yàn):描繪小電珠的伏安特性曲線 1.實(shí)驗(yàn)器材: 小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理: (1)在坐標(biāo)紙上以U(自變量)為橫軸,I(因變量)為縱軸,建立直角坐標(biāo)系。 (2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。 (3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來,就得到伏安特性曲線。 3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng): (1)由于小燈泡燈絲的電阻較小,電流表一般采用外接法。 (2)要作出I–U圖象,需測出多組電壓和電流的數(shù)據(jù),甚至要求電壓從零開始變化,故控制電路的滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法。 (3)電壓表或電流表的量程應(yīng)達(dá)到用電器的額定電流,作出的圖線
2、才能用來分析計(jì)算額定功率。 (4)電壓表或電流表的指針應(yīng)該能偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上。 4.誤差分析: (1)電壓表和電流表讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差。 (2)電流表采用外接法時(shí),由于電壓表分流,使電流表的測量值大于真實(shí)值時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 (3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖時(shí)產(chǎn)生的偶然誤差。 在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,使用的小燈泡標(biāo)有“2.5 V,0.75 W”,其他可供選擇的器材有: A.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) B.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約15 kΩ) C.電流表A1(量程3 A,內(nèi)阻約0.2 Ω) D.電流表A2(量程0.6 A,內(nèi)阻約1
3、Ω) E.滑動(dòng)變阻器R1(0~1 kΩ,0.5 A) F.滑動(dòng)變阻器R2(0~10 Ω,2 A) G.電源E(6 V) H.開關(guān)S及導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用________,電流表應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(請(qǐng)?zhí)顚懫鞑那懊娴淖帜复a) (2)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 【參考答案】(1)A D F (2)如圖 【詳細(xì)解析】(1)根據(jù)小燈泡規(guī)格“2.5 V,0.75 W”可知,電壓表應(yīng)選A,電流表應(yīng)選D;由于實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,選擇總電阻小的F。 (2)由于小燈泡電阻較小,電流表采用外接法。 【名師點(diǎn)
4、睛】描繪伏安特性曲線問題的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì): (1)電流表和滑動(dòng)變阻器的連接,一般采用分壓外接電路。 (2)要使電流表和電壓表的量程與測量范圍相當(dāng),如果相差較大,就要考慮改裝電表擴(kuò)大量程。 1.(2018·廣東省百校聯(lián)考高三上學(xué)期11月月考)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,所用小燈泡標(biāo)有“3 V 0.3 A”字樣,并提供以下器材: A.電壓表V(0~5 V,內(nèi)阻約3 kΩ) B.電流表A1(0~3 A,內(nèi)阻約0.2 Ω) C.電流表A2(0~500 mA,內(nèi)阻約1 Ω) D.滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω) E.滑動(dòng)變阻器R2(0~2 kΩ) F.直流電源E
5、(電動(dòng)勢4.5 V,內(nèi)阻不計(jì)) G.開關(guān)S及導(dǎo)線若干 (1)為了提高測量的準(zhǔn)確度和調(diào)節(jié)方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的電流表是___________(選填“B”或“C”),應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是__________(選填“D”或“E”)。 (2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)正確設(shè)計(jì)并連接好實(shí)驗(yàn)電路后,閉合開關(guān)S緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大,直到小燈泡正常發(fā)光,由電流表和電壓表得到的多組示數(shù)描繪出的U–I圖象如圖所示,可知隨著小燈泡中的電流增大,小燈泡的電阻__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。 【答案】(1)C D (2)如圖
6、所示 (3)增大 【解析】(1)小燈泡的額定電壓為3 V,小燈泡的額定電流為0.3 A,從安全和精確度方面考慮,所以電流表量程選500 mA的A2,故選C??傠娮铻? 000 Ω的滑動(dòng)變阻器連入電路,電流非常小,測量誤差較大,所以選用總電阻為10 Ω的滑動(dòng)變阻器R1,故選D; (2)小燈泡在正常工作時(shí)的電阻,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,屬于小電阻,“小外偏小”,電流表采用外接法。電壓和電流需從零開始測起,所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示: (3)通過燈泡的電流隨燈泡兩端電壓增大而增大,小燈泡的電阻隨溫度的升高逐漸增大,所以U–I圖象中的斜率也要逐漸增大,即小燈泡的電阻增大。
7、 【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握器材選取的原則,掌握滑動(dòng)變阻器分壓式接法和限流式接法的區(qū)別,以及電流表內(nèi)外接的區(qū)別。 2.(2018·山東省濟(jì)南第一中學(xué)高二下學(xué)期期末)現(xiàn)要測定一個(gè)額定電壓2.5V 、額定功率約0.7 W的小燈泡的伏安特性曲線。 (1)為了測量的電壓能從零開始,測量誤差較小,請(qǐng)?jiān)趫D甲中連好實(shí)物電路圖。 (2)合上開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的_____(填“左端”或“右端”)。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),描繪出的U﹣I圖象如圖乙所示,由圖可知,當(dāng)燈泡的電壓為1.80 V時(shí),小燈絲電阻為_____Ω,小燈泡的功率為_____ W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (4
8、)某小組在正常實(shí)驗(yàn)中無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,電流表、電壓表的讀數(shù)都調(diào)不到零,于是他們向老師求助,老師說該電路中有一根導(dǎo)線斷了,請(qǐng)問圖中哪根導(dǎo)線斷了?_____(填“ab”或者“cd”)。 【答案】(1)如圖所示 (2)左 (3)7.2 0.45 (4)ab 【解析】(1)題目中要求從零開始調(diào)節(jié),故應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法;同時(shí)因燈泡內(nèi)阻較小,故電流表采用外接法;實(shí)物圖如圖所示 (2)由圖可知,要使測量部分電流由零開始調(diào)節(jié),則滑片應(yīng)接在最左側(cè); (3)由圖可知,當(dāng)電壓為1.80 V時(shí),電流為0.25 A,電阻;此狀態(tài)P=UI=0.45 W; (4)無法使電流從零
9、開始調(diào)節(jié)說明沒有正確接成分壓接法;但電路有電流,則說明只能是ab出現(xiàn)斷路。 【點(diǎn)睛】本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn),要求掌握分壓接法的原理;能正確接線并能分析故障。 如圖甲所示是某同學(xué)探究熱敏電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律時(shí)設(shè)計(jì)的電路圖。 (1)根據(jù)電路圖,在圖乙的實(shí)物上連線。 (2)通過實(shí)驗(yàn),他得到了該熱敏電阻的伏安特性曲線如圖所示,由圖可知,熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而________。 (3)他將這個(gè)熱敏電阻接入如圖所示的電路中,已知電源電壓為9 V,R1=30 Ω,內(nèi)阻不計(jì)的電流表讀數(shù)為500 mA,則R2的阻值為________。 【參考答案】(1)如圖所
10、示 (2)減小 (3)25 Ω 【詳細(xì)解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖連接實(shí)物圖,電壓表使0~15 V量程;電流表使用0~0.6 A量程,采用外接法;滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 (2)由伏安特性曲線可知,隨溫度升高,即電流增大,I–U圖線的斜率增大,即電阻減小。 (3)通過R1的電流,則通過熱敏電阻的電流,由I–U圖象可知,此時(shí)熱敏電阻兩端的電壓為4 V,則。 【名師點(diǎn)睛】電阻元件一般分為導(dǎo)體(金屬、合金、石墨等)和半導(dǎo)體(熱敏電阻、二極管等)兩類,在I–U圖中,導(dǎo)體的伏安特性曲線向上凸(電阻隨溫度升高而增大),半導(dǎo)體的伏安特性曲線向下凸(電阻隨溫度升高而減小)。 1.(201
11、8·浙江省嘉興市第一中學(xué)高二上學(xué)期期中考試)要測繪一個(gè)標(biāo)有“3 V 0.8 W”元件的伏安特性曲線,備用的器材有: 電池組(電動(dòng)勢為4.5 V,內(nèi)阻約1 Ω); 電流表(量程為0~300 mA,內(nèi)阻約5 Ω); 電壓表(量程為 0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ); 滑動(dòng)變阻器(最大阻值5 Ω,額定電流1 A) 電鍵一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)將實(shí)物連線補(bǔ)充完整; (2)通過伏安特性曲線可以知道,隨著電壓的提高此元件的電阻_____;(選填“不變”、“增大”或“減小”) (3)把此元件直接串聯(lián)接在電動(dòng)勢為3 V內(nèi)阻為10 Ω的電源兩端,此時(shí)該元件消耗的電功率為______W。(保
12、留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)如圖所示 (2)增大 (3)0.20~0.22 【解析】(1)電壓與電流從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻,電流表應(yīng)采用外接法,電路圖如圖所示: (2)由題圖所示圖象可知,隨電壓增大通過燈泡的電流增大,電壓與電流表的比值增大,燈泡電阻增大。 (3)在燈泡I–U圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的I–U圖象如圖所示: 由圖示可知,燈泡兩端電壓U=1.10 V,電流I=0.19 A,燈泡實(shí)際功率P=UI=1.10×0.19 W=0.21 W。 2.(2018·山東省山東師大附中高三最后一次模擬考試)二極管是一種半導(dǎo)體元件,
13、它的符號(hào)為“”,其特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦?,即電流從正極流入時(shí)電阻比較小,而從負(fù)極流入時(shí)電阻比較大。 (1)某課外興趣小組想要描繪某種晶體二極管的伏安特性曲線。因二極管外殼所印的標(biāo)識(shí)模糊,為判斷該二極管的正、負(fù)極,他們用多用電表電阻擋測二極管的正、反向電阻。其步驟是:將選擇開關(guān)旋至合適倍率,進(jìn)行歐姆調(diào)零,將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時(shí),指針偏角比較小。然后將紅、黑表筆位置對(duì)調(diào)后再進(jìn)行測量,指針偏角比較大,由此判斷___________(選填“左”、“右”)端為二極管的正極。 (2)廠家提供的伏安特性曲線如圖,為了驗(yàn)證廠家提供的數(shù)據(jù),該小組對(duì)加正向電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行了描繪,可選
14、用的器材有: A.直流電源E:電動(dòng)勢3 V,內(nèi)阻忽略不計(jì) B.滑動(dòng)變阻器R:0~20 Ω C.電壓表V1:量程5 V、內(nèi)阻約50 kΩ D.電壓表V2:量程3 V、內(nèi)阻約20 kΩ E.電流表A1:量程0.6 A、內(nèi)阻約0.5 Ω F.電流表A2:量程50 mA、內(nèi)阻約5 Ω G.待測二極管D H.單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干 為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度,電壓表應(yīng)選用________,電流表應(yīng)選用_____(填序號(hào)字母)。 (3)為了達(dá)到測量目的,請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (4)為了保護(hù)二極管,正向電流不要超過25 mA,請(qǐng)你對(duì)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)或操作提出一
15、條合理的建議:____________________________________________。 【答案】(1)右 (2)D F (3)如圖所示 (4)可能的答案:a.在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護(hù)作用。b.閉合開關(guān)前滑動(dòng)觸頭停在最左端,向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行,同時(shí)仔細(xì)觀察電流表示數(shù)變化,以防止電流超過25 mA(只要回答合理均可) 【解析】(1)歐姆表內(nèi)部有電源,電源正極接在負(fù)接線柱上,當(dāng)紅表筆接觸右端時(shí),說明紅表筆接入電源的負(fù)極;此時(shí)指針偏角較小,說明電阻較大,故說明接入了反向電壓,故二極管右端應(yīng)為正極; (2)電源電壓為3 V,故電壓表應(yīng)選3
16、V量程進(jìn)行測量;而由坐標(biāo)可知,電路中電流較小,故電流表應(yīng)選50 mA的即可; (3)為了得出完整的圖象,應(yīng)采用分壓接法,同時(shí)因正向電阻較小,故可以采用外接法,原理圖如圖。 (4)為了防止超過最大電流,可以在電路中串接保護(hù)電阻;同時(shí)也可以通過實(shí)驗(yàn)方法,即慢慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸片,注視電流表,使電流表示數(shù)不得超過25 mA。 【點(diǎn)睛】本題考查了歐姆表的原理及伏安特性曲線,綜合性較強(qiáng),要求學(xué)生能全面掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí);注意歐姆表的原理及分壓接法等基本原理。 在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,小燈泡規(guī)格為“3.8 V,0.3 A”。除開關(guān)、導(dǎo)線外,實(shí)驗(yàn)室還提供了如下器材: 電壓表V(量程0
17、~5 V,內(nèi)阻約5 kΩ) 電流表A1(量程0~500 mA,內(nèi)阻約0.5 Ω) 電流表A2(量程0~100 mA,內(nèi)阻約4 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,允許通過最大電流為2.0 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0~100 Ω, 允許通過最大電流為1.0 A) 直流電源E(電動(dòng)勢約為6 V,內(nèi)阻約0.5 Ω) (1)上述器材中,電流表應(yīng)選______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______。(填器材符號(hào)) (2)請(qǐng)根據(jù)所選的器材,在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線,完成實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (3)實(shí)驗(yàn)得到的伏安特性曲線如圖乙所示。再將被測小燈泡與—個(gè)電動(dòng)勢為1.5 V,內(nèi)阻為5 Ω的電源連接組成閉合回
18、路,則通過小燈泡的電流________A。 【參考答案】(1)A1 R1 (2)如圖所示 (3)0.14~0.15 【詳細(xì)解析】(1)燈泡的額定電流為0.3 A,故電流表選擇A1;因?qū)嶒?yàn)要求電壓從零開始調(diào)節(jié),故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,選擇總電阻小的R1。 (2)控制電路采用分壓接法,測量電路采用外接法。 (3)接在電動(dòng)勢為1.5 V,內(nèi)阻為5 Ω的電源兩端時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U+Ir,代入數(shù)據(jù)可得I=–0.2U+0.3,在I–U圖象中作出該圖線,如圖所示,兩圖線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn),燈泡工作時(shí)的電流為0.15 A。 【名師點(diǎn)睛】描繪伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中,元件的伏
19、安特性往往是非線性的,即電阻是變化的,在不知道具體的電阻變化規(guī)律或I–U圖線函數(shù)時(shí),無法根據(jù)歐姆定律列式求解元件的工作狀態(tài)參量。所以用圖象分析的方法,在伏安特性曲線坐標(biāo)系中,作出電源或等效電源的I–U圖線,該圖線表示外電阻變化時(shí)干路電流和路端電壓的關(guān)系。兩圖線的交點(diǎn)就既滿足元件的伏安特性,又滿足在等效電源下工作的情況,故該交點(diǎn)即元件的實(shí)際工作點(diǎn)。 1.(2018·貴州省遵義航天高級(jí)中學(xué)高三第四次模擬考試)要測繪一個(gè)標(biāo)有"2.5 V,0.6 W"小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加,并便于操作。已選用的器材有: A.電池組(電動(dòng)勢為3 V,內(nèi)阻約1 Ω) B.電壓表V(
20、量程0~3 V,內(nèi)阻RV約為10 kΩ) C.電流表G(量程0~3 mA,內(nèi)阻Rg=100 Ω) D.電流表A(量程0~3 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω) E.定值電阻R3=0.5 Ω F.電鍵1個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)為了比較準(zhǔn)確測量除上述器材中的A、B、F外還應(yīng)選用________。(填字母代號(hào)) (2)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 Ω,額定電流1 A) B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A) (3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢為1.5 V。內(nèi)阻為5 Ω
21、的電源兩端,小燈泡消耗的功率是__________W。 【答案】(1)CE (2)A (3)0.1 【解析】(1)燈泡的額定電流為:,電流表A(量程0~3 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω)的量程太大,因此需要將電流計(jì)電流表G(量程0~3 mA,內(nèi)阻Rg=100 Ω)與定值電阻R3進(jìn)行擴(kuò)程,擴(kuò)程后的量程為:可以滿足需求,因此還應(yīng)選用CE。 (2)因?qū)嶒?yàn)中采用分壓接法,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇小電阻,故選A。 (3)在圖中作出電源的伏安特性曲線: 交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn),由圖可知,電流為0.1 A;電壓為1.0 V;則燈泡的功率P=UI=1×0.1 W=0.1 W。 2.(2018·福建省師
22、大附中高二上學(xué)期期中考試)為了描繪一個(gè)“、”的小燈泡的伏安特性曲線,提供以下器材: 直流電源E:,內(nèi)阻不計(jì); 電流表A:量程分別為和,內(nèi)阻約為; 電壓表V:量程分別為和,內(nèi)阻約為; 滑動(dòng)變阻器R:最大阻值為,允許通過的最大電流為; 開關(guān)一個(gè);導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)時(shí)要求加在燈泡兩端的電壓可從調(diào)到。 (1)根據(jù)小燈泡的規(guī)格,電流表應(yīng)選擇量程__________(填“”或“”),電壓表應(yīng)選擇量程__________(填“”或“”)。 (2)在下面方框里畫出符合本實(shí)驗(yàn)要求的電路圖,并根據(jù)電路圖連接右側(cè)的實(shí)物圖。(提示:電路圖和實(shí)物圖畫到答題紙上) (3)某次測量時(shí),電流表指針位置如圖
23、所示,電流表讀數(shù)為__________,此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為__________。 【答案】(1)0~0.6 A 0~15 V (2)電路圖如圖1所示 實(shí)物圖如圖2所示 (3)0.40 2.40 圖1 圖2 【解析】(1)小燈泡的規(guī)格是“12 V、6 W”,燈泡的額定電壓,燈泡的額定電流;所以電流表應(yīng)選擇量程0~0.6 A,電壓表應(yīng)選擇量程0~15 V。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)要求加在燈泡兩端的電壓可從0 V調(diào)到12 V,則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法;燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻,燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,測量電路采用電流表的外接法;電路如圖: 實(shí)物連接
24、如圖: (3)電流表的分度值是0.02 A,電流表指針位置如題圖所示,電流表讀數(shù)為0.40 A;由燈泡的伏安特性曲線知,燈泡此時(shí)的電壓為6.0 V,此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率。 1.在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中測繪一只“2.5 V,0.5 W”小燈泡的伏安特性曲線,采用的電路如圖所示。實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材: A.電壓表V(量程0~3 V,內(nèi)阻約為15 kΩ) B.電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為10 Ω) C.變阻器R1(0~10 Ω,0.6 A) D.變阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A) E.電池組E(電動(dòng)勢為3 V,內(nèi)阻約為0.3 Ω) F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
25、 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器為_________(填寫序號(hào))。 (2)電流表示數(shù)與小燈泡中的電流相比_________﹙填“偏大”、“偏小”或“相等”﹚。 (3)若I–U圖象中的虛線Ⅰ或Ⅱ表示小燈泡真實(shí)的伏安特性曲線,與實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)線相比,虛線________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其真實(shí)的伏安特性曲線。 2.(2018·廣東省惠州市華羅庚中學(xué)高二物理期末)某同學(xué)利用電流、電壓傳感器描繪小燈泡的伏安特性曲線,采用了如圖甲所示的電路。實(shí)驗(yàn)中得出了如下表所示的一組數(shù)據(jù): (1)圖甲中矩形框1中應(yīng)接________,矩形框2中應(yīng)接________,矩形框3中應(yīng)接_____
26、___。(均選填“電流傳感器”、“電壓傳感器”或“小燈泡”) (2)在圖乙中畫出小燈泡的U-I圖線。 (3)把與本題中相同的兩個(gè)燈泡接到如圖所示的電路中,若電源電動(dòng)勢E=4.5 V,內(nèi)阻不計(jì),定值電阻R=10 Ω,此時(shí)每個(gè)燈泡的實(shí)際功率是________ W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 3.某研究性學(xué)習(xí)小組為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系,設(shè)計(jì)并完成了有關(guān)實(shí)驗(yàn),以下是實(shí)驗(yàn)中可供選擇的器材: A.待測小燈泡(額定功率6 W,額定電流0.5 A) B.電流表(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.1 Ω) C.電壓表(0~5 V,內(nèi)阻約5 kΩ) D.電壓表(0~15 V,內(nèi)阻約15 kΩ)
27、 E.滑動(dòng)變阻器(0~50 Ω,1.5 A) F.滑動(dòng)變阻器(0~1 000 Ω,0.1 A) G.直流電源(電動(dòng)勢15 V,內(nèi)阻可忽略) H.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,小燈泡兩端電壓可以在零至額定電壓范圍內(nèi)變化,從而測出小燈泡在不同電壓下的電流,則電壓表選________,滑動(dòng)變阻器選________。(填字母序號(hào)) (2)請(qǐng)畫出為完成上述實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的電路圖。 (3)如圖所示是該小組測得小燈泡的I–U圖線,由圖可知,小燈泡兩端電壓為6 V時(shí),電阻為______Ω;現(xiàn)有電動(dòng)勢E=24 V、內(nèi)阻r=16 Ω的電源一個(gè),學(xué)習(xí)小組將兩個(gè)該型號(hào)的小燈泡串聯(lián)接在電源
28、兩端,則每個(gè)燈泡的實(shí)際功率約為_______W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 4.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示電路研究太陽能電池的U–I圖線。 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案,調(diào)整好各元件,連接實(shí)物,合上開關(guān)前各元件不再調(diào)整。用筆畫線代替導(dǎo)線,將實(shí)物圖連接完整。 (2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表,在U–I圖中作出圖線。 U(V) 2.6 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.4 1.3 1.1 0.5 I(μA) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 (3
29、)U–I圖中已畫出的線為某電阻元件的伏安特性曲線,將該電阻直接接到該光電池兩端,則電阻的功率為_______W。如果考慮到實(shí)驗(yàn)電路中電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響,則該電阻上的實(shí)際功率與測量值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 5.(2018·湖北省宜昌市高二上學(xué)期期中考試)某實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究某種元件Q的伏安特性曲線,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的電路圖。請(qǐng)回答下列問題: (1)將圖(乙)中實(shí)物連線按圖(甲)的電路圖補(bǔ)充完整。 (2)在實(shí)驗(yàn)過程中,開關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最________端(填“左”或“右”)。閉合開關(guān)S后,電流表、電壓表均有示數(shù),但無論怎樣移
30、動(dòng)變阻器滑片,總不能使電壓表的示數(shù)調(diào)為零,原因可能是圖(甲)中的____(選填a、b、c、d、e、f )處接觸不良。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù),作出該元件的I–U圖線如圖(丙)所示,則元件Q的電阻隨工作電壓的增大而_________(填“不變”、“增大”或“減小”),元件Q在U=0.8 V時(shí)的電阻值是____Ω。 6.某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8 V,1 W”的小燈珠L的R–U圖線,除導(dǎo)線和開關(guān)外,實(shí)驗(yàn)室還提供以下器材: A.電壓表V(量程5 V,內(nèi)阻約5 kΩ) B.直流電源E(電動(dòng)勢4.5 V,內(nèi)阻不計(jì)) C.電流表A1(量程150 mA,內(nèi)阻約2 Ω) D.電流
31、表A2(量程300 mA,內(nèi)阻約1 Ω) E.滑動(dòng)變阻器R1(阻值0~10 Ω) F.滑動(dòng)變阻器R2(阻值0~200 Ω) (1)為準(zhǔn)確測量、方便調(diào)節(jié),電流表應(yīng)選用______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(填寫儀器符號(hào))。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算并描繪出了R–U圖象,如圖甲所示。當(dāng)所加電壓為3.00 V時(shí),實(shí)際消耗的電功率為______W。假設(shè)燈絲電阻R與其溫度t的關(guān)系是R=k(t+273)(k為比例系數(shù)),室溫為27 ℃,可知該燈珠正常發(fā)光時(shí),燈絲的溫度約為_________℃。 (3)小燈珠的電功率P隨電壓U變化的圖象及其伏安特性曲線可能分別是圖乙中的_
32、_______。 A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④ 7.(2018·青海省西寧市第四高級(jí)中學(xué)高二上學(xué)期第二次月考)為描繪小燈泡L(2.5 V 1.0 W)的伏安特性曲線,某同學(xué)根據(jù)如下可供選擇的器材設(shè)計(jì)。 A.電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω) B.電壓表(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) C.滑動(dòng)變阻器(200 Ω,0.3 A) D.滑動(dòng)變阻器(5 Ω,2 A) E.電池組(電動(dòng)勢約3 V,內(nèi)阻未知) F.開關(guān),帶夾子的導(dǎo)線若干 G.待測小燈泡 (1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇__________(
33、填“C”或“D”),請(qǐng)以筆畫線代替導(dǎo)線將尚未連接好的電壓表連入電路中。 (2)在該同學(xué)連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正極之前,請(qǐng)指出其中僅有的兩個(gè)不當(dāng)之處:I.__________:Ⅱ.__________。 (3)改正上述兩個(gè)不當(dāng)之處后,他在測量中發(fā)現(xiàn),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,電壓表和電流表的示數(shù)均不能取到較小值,其原因可能是導(dǎo)線__________(填圖中導(dǎo)線代號(hào))沒有連接好 8.為描述“220 V 100 W”白熾燈的伏安特性曲線,提供的器材有:白熾燈、調(diào)壓變壓器,22 V交流電源,交流電壓表(量程300 V、內(nèi)阻300 kΩ),交流電流表(量程0.6 A、內(nèi)阻0.15
34、Ω),開關(guān),導(dǎo)線若干。 (1)如圖(a)所示是調(diào)壓變壓器的構(gòu)造圖,在圓環(huán)形的鐵芯上只繞一個(gè)線圈。如果將220 V交流電接在變壓器的A、B端,測量電路接在B、P端。該變壓器用作_______(填“升壓”或“降壓”)變壓器。 (2)為使在額定電壓下測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差盡量小,請(qǐng)?jiān)趫D(b)中完成該測量電路原理圖的連線。在電路接通之前,應(yīng)將調(diào)壓變壓器的滑動(dòng)觸頭P移動(dòng)至_______(選“A”或“B”)端,并且將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)至____(填“a”或“b”)端。 (3)根據(jù)測量結(jié)果描繪出白熾燈的伏安特性曲線如圖(c)所示。若將兩個(gè)“220 V 100 W”的白熾燈串聯(lián)后接入如圖(d)
35、所示的交流電路中,已知R1=1 kΩ,R2=10 kΩ,n1=200,n2=400,則通過白熾燈的電流為________A,電阻R1消耗的功率為________W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 9.(2018·湖北省天門、仙桃、潛江三市高二(下)期末聯(lián)考)要做描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材: A.待測小燈泡(額定電壓2.5 V,額定電流0.5 A) B.電流表(量程3 A,內(nèi)阻約為1 Ω) C.電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻約為5 Ω) D.電壓表(量程3.0 V,內(nèi)阻約為10 kΩ) E.電壓表(量程15.0 V,內(nèi)阻約為50 kΩ) F.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為1
36、00 Ω,額定電流50 mA) G.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10 Ω,額定電流1.0 A) H.電源(電動(dòng)勢為4.0 V,內(nèi)阻不計(jì)) I.電鍵及導(dǎo)線等 (1)為了順利完成實(shí)驗(yàn)并能減小實(shí)驗(yàn)誤差,電流表應(yīng)選用_____、電壓表選用_____、滑動(dòng)變阻器選用_____(均填寫實(shí)驗(yàn)器材前的字母) (2)根據(jù)選用的實(shí)驗(yàn)的器材,連接了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路。閉合電鍵前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到_____端(填“A”或“B”)。 (3)閉合電鍵后將滑動(dòng)變阻器滑片從一端移向另一端,測出多組電壓表和電流表的數(shù)值,作出小燈泡的I﹣U圖象如圖乙所示,當(dāng)小燈泡兩端的電壓為1.6 V時(shí),小燈泡的功率P=___
37、__W。 10.(2018·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖(a)所示的電路探究在25℃~80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性,所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標(biāo)稱值(25℃時(shí)的阻值)為900.0 Ω:電源E(6V,內(nèi)阻可忽略):電壓表 (量程150 mV):定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω):電阻箱R2(阻值范圍0-999.9 Ω):單刀開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2。 實(shí)驗(yàn)時(shí),先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0℃,將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0:保持R
38、1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0:斷開S1,記下此時(shí)R2的讀數(shù),逐步降低溫控室的溫度t,得到相應(yīng)溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0°C,實(shí)驗(yàn)得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題: (1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到_____填“a”或“b”)端; (2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn),并做出R2-t曲線
39、; (3)由圖(b)可得到R1,在25 ℃~80 °C范圍內(nèi)的溫度特性,當(dāng)t=44.0 ℃時(shí),可得R1=____Ω; (4)將Rt握于手心,手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為____Ω,則手心溫度為______℃。 11.(2017·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8 V,額定電流0.32 A);電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻3 kΩ);電流表A(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動(dòng)變阻器R(阻值0~9.0 Ω);電源E(電動(dòng)勢5 V,內(nèi)阻不計(jì));開關(guān)S;導(dǎo)線若干。 (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠
40、實(shí)現(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測量,畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。 由實(shí)驗(yàn)曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”、“不變”或“減小”),燈絲的電阻率__________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 (3)用另一電源E0(電動(dòng)勢4 V,內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為__________W,最大功率為__________W。(結(jié)果均保留2位小數(shù)) 12.(2016·天津卷)
41、某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V,0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線,要求測量數(shù)據(jù)盡量精確,繪制曲線完整,可供該同學(xué)選用的器材除了開關(guān)、導(dǎo)線外,還有: 電壓表V1(量程0~3 V,內(nèi)阻等于3 kΩ) 電壓表V2(量程0~15 V,內(nèi)阻等于15 kΩ) 電流表A1(量程0~200 mA,內(nèi)阻等于10 Ω) 電流表A2(量程0~3 A,內(nèi)阻等于0.1 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,額定電流2 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0~1 kΩ,額定電流0.5 A) 定值電阻R3(阻值等于1 Ω) 定值電阻R4(阻值等于10 Ω) 定值電阻R5(阻值等于1 kΩ) 電源E(E=6 V,內(nèi)
42、阻不計(jì)) (1)請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁。 (2)該同學(xué)描繪出的I–U圖象應(yīng)是下圖中的______。 13.(2015·浙江卷)圖1是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖。 (1)根據(jù)圖1畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖2中的①②③④所示,電流表量程為0.6 A,電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為:①__________②__________③__________④__________。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為__________和__________。 14.(2015·廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小
43、組研究兩個(gè)未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1 Ω)、定值電阻等。 (1)使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇歐姆“×1”擋測量,示數(shù)如圖(a)所示,讀數(shù)為_______Ω。據(jù)此應(yīng)選擇圖______(填“b”或“c”)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (2)連接所選電路,閉合S;滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng),電流表的示數(shù)逐漸_________(填“增大”或“減小”);依次記錄電流及相應(yīng)的電壓;將元件X換成元件Y,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (3)圖(d)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U–I圖線,由圖可判斷元件______(填“X”或“Y”)是非線性元件。 (4)該小組
44、還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21 Ω的定值電阻,測量待測電池組的電動(dòng)勢E和電阻r,如圖(e)所示。閉合S1和S2,電壓表讀數(shù)為3.00 V;斷開S2,讀數(shù)為1.00 V,可得E=______V,r=______Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,視電壓表為理想電表)。 1.(1)C (2)偏大 (3)Ⅱ 2.(1)電壓傳感器 小燈泡 電流傳感器 (2)如圖所示 (3)0.20~0.26 【解析】(1)由電路圖甲可知,電壓傳感器1小燈泡的電壓,電壓傳感器3測量燈泡的電流,因此圖甲中矩形框1中應(yīng)接電壓傳感器,矩形框2中應(yīng)接小燈泡,矩形框3中應(yīng)接電流傳感器; (
45、2)根據(jù)所提供的數(shù)據(jù),利用描點(diǎn)法可以正確畫出小燈泡的U–I圖線如圖所示; (3)由圖丙串聯(lián)電路的知識(shí)結(jié)合燈泡的U–I圖線可知,當(dāng)電流為0.28 A時(shí),電阻電壓為:U=0.28 A×10 Ω=2.8 V,燈泡電壓為0.85 V,此時(shí)的整個(gè)回路電壓為:2.8 V+0.85 V+0.85 V=4.5 V符合條件,因此此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為:P=UI≈0.26 W,在范圍0.20 W~0.26 W內(nèi)都正確。 3.(1)D E (3)如圖 (3)15 3.8 4.(1)如左圖 (2)如右圖 (3)3.1×10–4 偏大 5.(1)如圖所示 (2)左
46、f (3)減小 16 【解析】(1)分析電路原理圖,得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖如圖所示; (2)為了保證電路安全,在實(shí)驗(yàn)過程中,開關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最左端,閉合開關(guān)S后,電流表、電壓表均有示數(shù),但無論怎樣移動(dòng)變阻器滑片,總不能使電壓表的示數(shù)調(diào)為零,則說明電路沒有達(dá)到分壓的效果,故圖中f沒有連接好。 (3)圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),所以元件Q的電阻隨工作電壓的增大而減小,元件Q在U=0.8 V時(shí)的電流為0.05 A,所以Q的電阻值是。 6.(1)A2 R1 (2)0.78 2 327 (3)C 7.(1)D 如圖所示 (2)在連接電路時(shí),開關(guān)S不應(yīng)
47、閉合 滑片沒有移到分壓電路分壓為零的位置即滑片P沒有置于b端 (3)③ (2)由電路圖可知,在連接電路時(shí),開關(guān)S不應(yīng)閉合;滑片沒有移到分壓電路分壓為零的位置即滑片P沒有置于b端; (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,電壓表和電流表的示數(shù)均不能取到較小值,滑動(dòng)變阻器被接成了限流接法,由電路圖可知,導(dǎo)線③沒有接好。 【點(diǎn)睛】滑動(dòng)變阻器采用分壓接法時(shí),電壓與電流可以從零開始變化,滑動(dòng)變阻器采用限流接法時(shí),電壓與電流不能從零開始變化,在學(xué)習(xí)過程中注意加以區(qū)分。 【點(diǎn)睛】解答此題常見錯(cuò)誤主要有:一是沒有掌握滑動(dòng)變阻器的分壓接法和限流接法在開關(guān)閉合前滑動(dòng)頭的位置;二是沒有
48、認(rèn)真閱讀題述的實(shí)驗(yàn)過程,導(dǎo)致不能把電阻箱R的讀數(shù)與熱敏電阻阻值聯(lián)系起來。 11.(1)如圖所示 (2)增大 增大 (3)0.39 1.18 (3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為9 Ω時(shí),電路電流最小,燈泡實(shí)際功率最小,此時(shí)由E0=U+I(r+R)得I=–0.1U+0.4,在圖中作出該直線如左圖所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為U=1.75 V,I=0.225 A,P1=UI=0.39 W;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為0時(shí),燈泡消耗的功率最大,作圖線I=–U+4,此時(shí)交點(diǎn)坐標(biāo)為U=3.70 V,I=0.32 A,如右圖所示,最大的功率P2=UI=1.18 W。 12.(1)如圖 (2)B 13.(1)如圖 (2)0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.25 V 8.3 Ω 2.5 Ω(2.5 Ω 8.3 Ω也可) 【解析】(1)由實(shí)物圖可知,電流表采用外接法,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 (2)①的讀數(shù)為0.10 A;②的讀數(shù)為0.24 A;③的讀數(shù)為2.00 V,④的讀數(shù)為0.25 V。 燈泡兩端電壓小時(shí),電流也小,故①④為一組數(shù)據(jù),②③為一組數(shù)據(jù),故得到的電阻分別為和。 14.(1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50 31
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