2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)36 實(shí)驗(yàn)九 描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)（含解析）

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1、作業(yè)36　實(shí)驗(yàn)九　描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)　 　　　　　　　　　　　 8 一、選擇題 1．“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)電路如圖36－1所示，所用小燈泡的額定電壓為3.8 V．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖36－1 A．系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的 B．系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的 C．系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的 D．系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時(shí)的估讀引起的 解析：由于小燈泡的電阻比較小，所以采用電流表外接法，此時(shí)電壓表的測(cè)量值是準(zhǔn)確的，但是電流表的測(cè)量值和真實(shí)值相比要大，系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表分流，A正確． 答案：

2、A 二、非選擇題 2．(2019年廣東湛江一模)現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓為2.5 V、額定功率約為0.7 W的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)． (1)為了測(cè)量的電壓能從零開(kāi)始，測(cè)量誤差較小，請(qǐng)?jiān)趫D36－2中連好實(shí)物電路圖． 圖36－2 (2)合上開(kāi)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36－3所示，由圖可知，當(dāng)燈泡的電壓為1.80 V時(shí)，小燈泡電阻為_(kāi)_______Ω，小燈泡的功率為_(kāi)_______W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 圖36－3 (4)由圖36－3可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的

3、關(guān)系，符合該關(guān)系的圖象是圖36－4中的________． 圖36－4 解析：(1)實(shí)物電路圖如圖36－5所示． 圖36－5 (2)為了讓測(cè)量電路中電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，則滑片開(kāi)始時(shí)應(yīng)滑到最左端． (3)由題圖可知，當(dāng)電壓為1.80 V時(shí)，電流為0.25 A，則電阻R＝＝Ω＝7.2 Ω；功率P＝UI＝1.8×0.25 W＝0.45 W. (4)由功率公式P＝UI可知，功率與電壓的圖象應(yīng)為D. 答案：(1)見(jiàn)解析 　 (2)左端 　 (3)7.2　 0.45 　(4)D 3．(2019年貴陽(yáng)監(jiān)測(cè))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(xiàn)，可供選用的器材如下： 小燈泡L，規(guī)

4、格“2.5 V 0.5 A”； 電流表G1，滿(mǎn)偏電流為1 mA，內(nèi)阻為30 Ω； 電流表G2，滿(mǎn)偏電流為10 mA，內(nèi)阻為30 Ω； 電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻為9 kΩ； 標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1 Ω； 標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻值0.05 Ω； 滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍為0～10 Ω； 學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)； 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干． 學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想準(zhǔn)確地描繪出小燈泡L完整的伏安特性曲線(xiàn)，需要重新改裝電流表并設(shè)計(jì)電路． (1)電流表應(yīng)該選________，標(biāo)準(zhǔn)電阻應(yīng)該選________． (2)在虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào)． 解析：繪制小燈泡的伏

5、安特性曲線(xiàn)，需要測(cè)量小燈泡的電壓和電流，電壓表量程3 V可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，電流表量程過(guò)小，需要并聯(lián)小電阻以擴(kuò)大量程．根據(jù)并聯(lián)分流規(guī)律可知，電流表G1與標(biāo)準(zhǔn)電阻R2并聯(lián)，可將量程擴(kuò)大到0.6 A，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需要．由于電流表和電壓表內(nèi)阻均已知，采用電流表內(nèi)接或外接均可． 答案：(1)G1　R2　(2)如圖36－6所示 圖36－6 4．(2019年江西上饒中學(xué)一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中，除標(biāo)有“6 V、1.5 W”的小燈泡、導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外，還有： A．直流電源6 V(內(nèi)阻不計(jì))； B．直流電流表0～3 A(內(nèi)阻0.1 Ω以下)； C．直流電流表0～300 mA(內(nèi)阻約為

6、5 Ω)； D．直流電壓表0～15 V(內(nèi)阻約為15 kΩ)； E．滑動(dòng)變阻器“10 Ω 2 A”； F．滑動(dòng)變阻器“1 kΩ 0.5 A”．實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能多測(cè)幾次． 圖36－7 (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(均用序號(hào)表示) (2)試按要求在虛線(xiàn)方框甲中畫(huà)出電路圖． (3)根據(jù)電路圖將圖36－7乙中所示器材連成實(shí)驗(yàn)電路． 解析：(1)小燈泡的額定電流為0.25 A，估算其電阻為24 Ω，故為精確測(cè)量，電流表選C；為方便調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選E. (2)小燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器電阻相

7、對(duì)燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器選用分壓式接法． (3)實(shí)物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動(dòng)變阻器下面兩個(gè)接線(xiàn)柱直接連在電源和開(kāi)關(guān)兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動(dòng)變阻器的上接線(xiàn)柱上，另一端接在開(kāi)關(guān)離電源遠(yuǎn)的那個(gè)接線(xiàn)柱上，最后連接電壓表．(要注意電流進(jìn)出電表必須正進(jìn)負(fù)出) 答案：(1)C　E　(2)如圖36－8所示 圖36－8 (3)如圖36－9所示 圖36－9 5．小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大．某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)．實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有： A．小燈泡(2.5 V，1.2 W)； B．電流表(

8、量程0～0.6 A，內(nèi)阻r＝1 Ω)； C．電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻未知)； D．滑動(dòng)變阻器R2(0～5 Ω，額定電流1 A)； E．電源(E＝3 V，內(nèi)阻不計(jì))； F．定值電阻R0(阻值6 Ω)； G．開(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線(xiàn)若干． (1)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化，且能盡量減小系統(tǒng)誤差，在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出完整的實(shí)驗(yàn)電路圖． 圖36－10 (2) 按照正確的電路圖，該同學(xué)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，U燈是小燈泡兩端的實(shí)際電壓．請(qǐng)通過(guò)計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格，然后在如圖36－10坐標(biāo)紙中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)． I/A 0.05 0.10 0.1

9、5 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.48 U/V 0.08 0.15 0.25 0.40 0.60 0.90 1.30 1.85 2.50 3.00 U燈/V 圖36－11 解析：(1)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化，故采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法；本題電流表的內(nèi)阻已知為1 Ω，其兩端電壓可算出，為了盡量減小系統(tǒng)誤差，故采用電流表內(nèi)接法．實(shí)驗(yàn)電路如圖36－11所示. I/A 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

10、0.45 0.48 U/V 0.08 0.15 0.25 0.40 0.60 0.90 1.30 1.85 2.50 3.00 U燈/V 0.03 0.05 0.10 0.20 0.35 0.60 0.95 1.45 2.05 2.52 　　小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)如圖36－12所示 圖36－12 (2)小燈泡兩端的電壓等于電壓表的讀數(shù)減去電流表兩端的電壓．因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻為1 Ω，故電流表兩端的電壓值與電流表的讀數(shù)相等． 答案：見(jiàn)解析 6．(2019年廣東茂名一模)現(xiàn)要用伏安法描繪一只標(biāo)值為“2.5 V　0.6 W”小燈泡的I－U圖線(xiàn)，有

11、下列器材供選用： A．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻3 kΩ；0～15 V，內(nèi)阻10 kΩ) B．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.5 Ω；0～3 A，內(nèi)阻0.1 Ω) C．滑動(dòng)變阻器(10 Ω，2 A) D．滑動(dòng)變阻器(100 Ω，1.0 A) E．蓄電池(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)) (1)為了減小測(cè)量誤差，圖36－13中的S1應(yīng)接________(填“M”或“N”)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(用序號(hào)字母表示)． 圖36－13 (2)根據(jù)你選擇的電路，用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)在圖36－14中將實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)所需電路圖． 圖36－14 (3)開(kāi)關(guān)S閉合之前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)

12、該置于________(填“A”“B”或“AB正中間”)端．閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)變化明顯，但電流表示數(shù)始終為0，則電路故障為_(kāi)_______． 解析：(1)由實(shí)物圖可知，電路采用了滑動(dòng)變阻器分壓接法，因燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，故S1應(yīng)接在M點(diǎn)；因采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器采用小電阻，應(yīng)選用C. (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖畫(huà)出實(shí)物圖如圖36－15所示： 圖36－15 (3)為了保證實(shí)驗(yàn)安全，開(kāi)始時(shí)燈泡兩端的電壓應(yīng)為最小，故滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)在A端；由題意可知，電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電壓表與電源相連，且滑動(dòng)變阻器連接正常，而電流表沒(méi)有示數(shù)說(shuō)明電路是斷開(kāi)的，

13、由電路圖可知，只能是燈泡發(fā)生了斷路故障． 答案：(1)M　C　(2)見(jiàn)解析　(3)A　小燈泡斷路 7．某一小型電風(fēng)扇的額定電壓為4.0 V，額定功率為2.4 W．某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出電風(fēng)扇的U－I圖線(xiàn)．實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外，還有以下器材可供選擇： A．電源E(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V) B．電壓表V(量程為0～5 V，內(nèi)阻約為4 kΩ) C．電流表A1(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω) D．電流表A2(量程為0～3 A，內(nèi)阻約為0.05 Ω) E．滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 Ω，額定電流1 A) F．滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值2 kΩ，額定電流100 mA) (1)

14、為了便于調(diào)節(jié)，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(填所選儀器前的字母序號(hào)) (2)請(qǐng)你為該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并把電路圖畫(huà)在虛線(xiàn)框內(nèi)(電風(fēng)扇的電路符號(hào)為)． 圖36－16 (3)操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，電風(fēng)扇通電后受阻力作用，電壓表讀數(shù)小于0.5 V時(shí)電風(fēng)扇沒(méi)啟動(dòng)．該小組測(cè)繪出的電風(fēng)扇的U－I圖線(xiàn)如圖36－16所示，由此可以確定，電風(fēng)扇的電阻為_(kāi)_______Ω，正常工作時(shí)的發(fā)熱功率為_(kāi)_______W，機(jī)械功率為_(kāi)_____W. 解析：(1)電風(fēng)扇的額定電流為I＝＝A＝0.6 A. 為了便于調(diào)節(jié)，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，

15、實(shí)驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用C；滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，應(yīng)選用E. 圖36－17 (2)電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，實(shí)驗(yàn)電路如圖36－17所示． (3)電壓表讀數(shù)小于0.5 V時(shí)電風(fēng)扇沒(méi)啟動(dòng)，根據(jù)歐姆定律得R＝＝Ω＝2.5 Ω.電風(fēng)扇正常工作時(shí)電壓為4 V，根據(jù)題中圖象知電流為0.6 A，則電風(fēng)扇的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝0.62×2.5 W＝0.9 W，則機(jī)械功率P機(jī)＝P－P熱＝2.4 W－0.9 W＝1.5 W. 答案：(1)C　E　(2)實(shí)驗(yàn)電路如圖36－17所示 (3)2.5　0.9　1.5 8．要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，燈泡兩

16、端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作．已選用的器材有： 電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)； 電流表(量程為0～250 mA，內(nèi)阻約5 Ω)； 電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電鍵一個(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 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) (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36－18所示．如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為

17、5 Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是________W. 圖36－18 圖36－19 解析：(1)根據(jù)“燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作”可知控制電路必定為“分壓電路”，而“分壓電路”需要用較小的滑動(dòng)變阻器，故選擇A. (2)在(1)中已經(jīng)明確了控制電路，繼續(xù)要選擇電流表的接法，題中小燈泡電阻Rx約為＝15 Ω，因?yàn)? ＝＝3，而＝＝200，可知電壓表的分流作用不如電流表的分壓作用明顯，故而應(yīng)選擇電流表的外接法，綜上可知B選項(xiàng)的電路圖正確． (3)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為5 Ω的電源斷路電壓1.5 V，短路電流0.3 A，如圖36－19中虛線(xiàn)為電源的外電路伏安特性曲線(xiàn)，虛線(xiàn)和實(shí)線(xiàn)交點(diǎn)橫縱坐標(biāo)值即把小燈泡和該電源連接時(shí)的電壓和電流，U＝1.0 V，I＝0.10 A，小燈泡功率P＝UI＝1.0×0.10 W＝0.1 W. 答案：(1)A　(2)B　(3)0.1 9