2020屆高考物理總復習 作業(yè)36 實驗九 描繪小燈泡的伏安特性曲線（含解析）

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1、作業(yè)36　實驗九　描繪小燈泡的伏安特性曲線　 　　　　　　　　　　　 8 一、選擇題 1．“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗電路如圖36－1所示，所用小燈泡的額定電壓為3.8 V．關(guān)于該實驗的系統(tǒng)誤差，下列說法中正確的是(　　) 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，此時電壓表的測量值是準確的，但是電流表的測量值和真實值相比要大，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)要測定一個額定電壓為2.5 V、額定功率約為0.7 W的小燈泡的伏安特性曲線． (1)為了測量的電壓能從零開始，測量誤差較小，請在圖36－2中連好實物電路圖． 圖36－2 (2)合上開關(guān)前，滑動變阻器的滑動觸頭應置于滑動變阻器的________(填“左端”或“右端”)． (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，描繪出的U－I圖象如圖36－3所示，由圖可知，當燈泡的電壓為1.80 V時，小燈泡電阻為________Ω，小燈泡的功率為________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)實物電路圖如圖36－5所示． 圖36－5 (2)為了讓測量電路中電壓從零開始調(diào)節(jié)，則滑片開始時應滑到最左端． (3)由題圖可知，當電壓為1.80 V時，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為D. 答案：(1)見解析 　 (2)左端 　 (3)7.2　 0.45 　(4)D 3．(2019年貴陽監(jiān)測)某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下： 小燈泡L，規(guī)

4、格“2.5 V 0.5 A”； 電流表G1，滿偏電流為1 mA，內(nèi)阻為30 Ω； 電流表G2，滿偏電流為10 mA，內(nèi)阻為30 Ω； 電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻為9 kΩ； 標準電阻R1，阻值1 Ω； 標準電阻R2，阻值0.05 Ω； 滑動變阻器R，阻值范圍為0～10 Ω； 學生電源E，電動勢6 V，內(nèi)阻不計； 開關(guān)S及導線若干． 學習小組認為要想準確地描繪出小燈泡L完整的伏安特性曲線，需要重新改裝電流表并設(shè)計電路． (1)電流表應該選________，標準電阻應該選________． (2)在虛線框中畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號． 解析：繪制小燈泡的伏

5、安特性曲線，需要測量小燈泡的電壓和電流，電壓表量程3 V可以滿足實驗要求，電流表量程過小，需要并聯(lián)小電阻以擴大量程．根據(jù)并聯(lián)分流規(guī)律可知，電流表G1與標準電阻R2并聯(lián)，可將量程擴大到0.6 A，滿足實驗需要．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年江西上饒中學一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除標有“6 V、1.5 W”的小燈泡、導線和開關(guān)外，還有： A．直流電源6 V(內(nèi)阻不計)； 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．滑動變阻器“10 Ω 2 A”； F．滑動變阻器“1 kΩ 0.5 A”．實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測幾次． 圖36－7 (1)實驗中電流表應選用________，滑動變阻器應選用________．(均用序號表示) (2)試按要求在虛線方框甲中畫出電路圖． (3)根據(jù)電路圖將圖36－7乙中所示器材連成實驗電路． 解析：(1)小燈泡的額定電流為0.25 A，估算其電阻為24 Ω，故為精確測量，電流表選C；為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選E. (2)小燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，滑動變阻器電阻相

7、對燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器選用分壓式接法． (3)實物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動變阻器下面兩個接線柱直接連在電源和開關(guān)兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動變阻器的上接線柱上，另一端接在開關(guān)離電源遠的那個接線柱上，最后連接電壓表．(要注意電流進出電表必須正進負出) 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隨溫度的升高而變大．某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗來描繪小燈泡的伏安特性曲線．實驗可供選擇的器材有： 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．滑動變阻器R2(0～5 Ω，額定電流1 A)； E．電源(E＝3 V，內(nèi)阻不計)； F．定值電阻R0(阻值6 Ω)； G．開關(guān)一個和導線若干． (1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，且能盡量減小系統(tǒng)誤差，在虛線框內(nèi)畫出完整的實驗電路圖． 圖36－10 (2) 按照正確的電路圖，該同學測得實驗數(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際電壓．請通過計算補全表格中的空格，然后在如圖36－10坐標紙中畫出小燈泡的伏安特性曲線． 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始變化，故采用滑動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．實驗電路如圖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．因為電流表內(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：見解析 6．(2019年廣東茂名一模)現(xiàn)要用伏安法描繪一只標值為“2.5 V　0.6 W”小燈泡的I－U圖線，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．滑動變阻器(10 Ω，2 A) D．滑動變阻器(100 Ω，1.0 A) E．蓄電池(電動勢6 V，內(nèi)阻不計) (1)為了減小測量誤差，圖36－13中的S1應接________(填“M”或“N”)，滑動變阻器應選用________(用序號字母表示)． 圖36－13 (2)根據(jù)你選擇的電路，用筆畫線代替導線在圖36－14中將實物連接成實驗所需電路圖． 圖36－14 (3)開關(guān)S閉合之前，滑動變阻器的滑片應

12、該置于________(填“A”“B”或“AB正中間”)端．閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，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________． 解析：(1)由實物圖可知，電路采用了滑動變阻器分壓接法，因燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法，故S1應接在M點；因采用分壓接法，故滑動變阻器采用小電阻，應選用C. (2)根據(jù)實驗原理圖畫出實物圖如圖36－15所示： 圖36－15 (3)為了保證實驗安全，開始時燈泡兩端的電壓應為最小，故滑動變阻器的滑片應在A端；由題意可知，電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表與電源相連，且滑動變阻器連接正常，而電流表沒有示數(shù)說明電路是斷開的，

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)見解析　(3)A　小燈泡斷路 7．某一小型電風扇的額定電壓為4.0 V，額定功率為2.4 W．某實驗小組想通過實驗描繪出電風扇的U－I圖線．實驗中除導線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇： A．電源E(電動勢為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．滑動變阻器R1(最大阻值10 Ω，額定電流1 A) F．滑動變阻器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，實驗中所用電流表應選用________，滑動變阻器應選用________．(填所選儀器前的字母序號) (2)請你為該小組設(shè)計實驗電路，并把電路圖畫在虛線框內(nèi)(電風扇的電路符號為)． 圖36－16 (3)操作過程中發(fā)現(xiàn)，電風扇通電后受阻力作用，電壓表讀數(shù)小于0.5 V時電風扇沒啟動．該小組測繪出的電風扇的U－I圖線如圖36－16所示，由此可以確定，電風扇的電阻為________Ω，正常工作時的發(fā)熱功率為________W，機械功率為______W. 解析：(1)電風扇的額定電流為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、實驗中所用電流表應選用C；滑動變阻器采用分壓式接法，應選用E. 圖36－17 (2)電流表采用外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，實驗電路如圖36－17所示． (3)電壓表讀數(shù)小于0.5 V時電風扇沒啟動，根據(jù)歐姆定律得R＝＝Ω＝2.5 Ω.電風扇正常工作時電壓為4 V，根據(jù)題中圖象知電流為0.6 A，則電風扇的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝0.62×2.5 W＝0.9 W，則機械功率P機＝P－P熱＝2.4 W－0.9 W＝1.5 W. 答案：(1)C　E　(2)實驗電路如圖36－17所示 (3)2.5　0.9　1.5 8．要測繪一個標有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，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(電動勢為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、導線若干． (1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的________(填字母代號)． A．滑動變阻器(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) B．滑動變阻器(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A) (2)實驗的電路圖應選用下列的圖______(填字母代號)． (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖36－18所示．如果將這個小燈泡接到電動勢為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，因為 ＝＝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，故而應選擇電流表的外接法，綜上可知B選項的電路圖正確． (3)電動勢為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中虛線為電源的外電路伏安特性曲線，虛線和實線交點橫縱坐標值即把小燈泡和該電源連接時的電壓和電流，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