全国通用高考物理一轮题复习 第八章 恒定电流 微专题56 实验描绘小电珠的伏安特性曲线.docx

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全国通用高考物理一轮题复习第八章恒定电流微专题56实验描绘小电珠的伏安特性曲线

实验：

描绘小电珠的伏安特性曲线

考点及要求：

（1）伏安法测电阻；

（2）电路设计：

内、外接法、滑动变阻器的分压与限流；（3）数据处理．

1．在“测绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，实验器材如下：

图1

待测小电珠（2.5V,0.5A）；

双量程电压表（中间接线柱3V，内阻约为3kΩ；右边接线柱15V，内阻约为15kΩ）；

双量程电流表（中间接线柱0.6A，内阻约为0.125Ω；右边接线柱3A，内阻约为0.025Ω）；

滑动变阻器（20Ω，2A）；

电源（电动势约为3V，内阻未知）；

开关一个；

导线若干．

（1）甲同学选择合适的器材，连好实物图如图1所示，乙同学检查时发现了多处错误，请指出（至少2处）：

________________________________________________________________________.

（2）两同学改正错误，正确连线后，测出如下表所示的7组I、U数据，请你在图2坐标纸上建立I－U坐标系，标出坐标点，绘出小电珠的伏安特性曲线.

次数n

1

2

3

4

5

6

7

电压/V

0

0.20

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

电流/A

0

0.08

0.10

0.13

0.16

0.18

0.20

图2

（3）根据绘出的小电珠的伏安特性曲线，该小电珠在电压为1.8V时的实际电阻约为________Ω.（结果保留三位有效数字）

（4）关于本实验的系统误差，下列判断正确的是（　　）

A．系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大

B．系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大

C．系统误差主要是由忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大

D．系统误差主要是由电表读数时的估读引起的，电压越大误差越大

2．某实验小组描绘规格为“2.5V　0.6W”的小电珠的I－U特性曲线．实验室提供下列器材：

A．电流表A1（量程为0～25mA，内阻约0.2Ω）

B．电流表A2（量程为0～300mA，内阻约1Ω）

C．电压表V1（量程为0～3V，内阻约5kΩ）

D．电压表V2（量程为0～15V，内阻约15kΩ）

E．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流1.5A）

F．滑动变阻器R2（0～1000Ω，额定电流0.5A）

G．直流电源（电动势6V，内阻忽略不计）

H．开关一个、导线若干

（1）在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．（填选项前的字母）

A．直流电压10VB．直流电流5mA

C．欧姆“×100”D．欧姆“×1”

（2）实验中所用的电流表应选______；电压表应选______；滑动变阻器应选__________．（只需填器材前面的字母代号）

（3）若采用如图3所示的电路描绘小电珠的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的______点相连．（选填“a”或“b”）

图3

（4）开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________端．（选填“c”“d”或“cd中间”）

（5）测量后，该小组根据实验数据，利用Excel拟合出小电珠的I－U特性曲线如图4所示．请根据曲线确定小电珠两端电压为1.5V时，其实际功率P＝________W.

图4

（6）该小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后，闭合开关，慢慢增大小电珠的电压，发现刚开始时两电表指针均偏转，但小电珠不发光，请简要分析原因：

________________________________________________________________________.

3．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，小电珠的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，此外还有以下器材可供选择：

A．直流电源3V（内阻不计）

B．直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω）

C．直流电流表0～3A（内阻约为0.1Ω）

D．直流电压表0～3V（内阻约为3kΩ）

E．滑动变阻器100Ω，0.5A

F．滑动变阻器10Ω，2A

G．导线和开关

实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．

（1）实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________（均填写仪器前的字母）

（2）在图5所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图（虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，电珠变亮）；

图5　　　　　图6

（3）根据实验数据，画出的小电珠的I－U图线如图6所示．由此可知，当电压为0.5V时，小电珠的灯丝电阻是________Ω；

（4）根据实验测量结果可以绘制小电珠的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图7中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是________．（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）

图7

4．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V　1.5W”的电珠两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：

A．直流电源3V（内阻可不计）

B．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）

C．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）

D．滑动变阻器（10Ω，1A）

E．滑动变阻器（1kΩ，300mA）

F．开关、导线若干

（1）本实验中滑动变阻器选用________（填“D”或“E”）.

U/V

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

I/A

0

0.17

0.30

0.39

0.45

0.49

（2）表格中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图8所示的方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线．

图8

（3）如图9所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒定为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为______W（结果保留两位有效数字）．

图9

5．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线．他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：

U/V

0.00

0.20

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

I/A

0.000

0.050

0.100

0.150

0.180

0.195

0.205

0.215

现备有下列器材：

A．内阻不计的6V电源；

B．量程为0～3A的内阻可忽略的电流表；

C．量程为0～0.6A的内阻可忽略的电流表；

D．量程为0～3V的内阻很大的电压表；

E．阻值为0～10Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；

F．开关和导线若干．

（1）这个学习小组在实验中电流表应选________（填器材前面的字母）．

（2）请你从下面的实验电路图中选出最合理的一个________．

（3）利用表格中数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线，如图10甲所示，分析曲线可知该电器元件Z的电阻随U变大而________（填“变大”、“变小”或“不变”）．

图10

（4）若把用电器Z接入如图乙所示的电路中时，电流表的读数为0.150A，已知A、B两端电压恒为2V，则定值电阻R0阻值为________Ω.（结果保留两位有效数字）

答案解析

1．

（1）①滑动变阻器接法错误，应改成分压式接法．

②电压表量程错误，应选用3V的量程；

③电流表位置接错，应采用外接法．

（2）见解析图

（3）10.3（±0.3）　（4）A

解析　

（1）由于是测绘小灯泡（2.5V,0.5A）的伏安特性曲线实验，故电压表的量程选用3V即可，要求电压从“0”开始所以滑动变阻器应采用分压式接法；小灯泡的阻值小，故电流表应采用外接法．

（2）如图所示

（3）在图中找到相应的点，即在U＝1.8V时的电流为I＝0.175A，则电阻R＝

Ω≈10.3Ω.

（4）由于电流表外接，其示数包括了流经电压表的电流，比小灯泡的实际电流大，故这个实验中的系统误差主要来源于电压表的分流，故A选项正确．

2．

（1）D　

（2）B　C　E　（3）a　（4）c　（5）0.33　（6）电压（电流）较小时，灯丝的温度较低，达不到发光的温度

解析　

（1）测小灯泡的电阻，需用欧姆挡；由P＝

，得R＝

＝

Ω≈10Ω，因此选D.

（2）I＝

＝

A＝0.24A＝240mA，此为额定电流，电流表A1量程太小，因此选A2.小灯泡的额定电压为2.5V，如用0～15V量程的电压表，则测量误差太大，应选用0～3V量程的电压表．描述小灯泡的I－U特性曲线，要求I、U值由零开始变化，且范围尽可能大些，应选用分压电路，滑动变阻器应选用阻值范围较小的R1.

（3）因为Rx<

，即电流表的分压作用比较明显，因此用电流表外接法，电压表右端应与a点相连．

（4）开关闭合前，滑片应置于c端，使得接通开关时，小灯泡两端电压由0开始变化，且保证小灯泡安全．

（5）由I－U图象可得U＝1.5V时，I＝0.22A，P＝UI＝1.5×0.22W＝0.33W.

（6）电表指针偏转，说明小灯泡两端有电压且小灯泡是通路，因为刚开始时电压、电流较小，灯丝温度较低，还没达到发光温度．

3．

（1）B　F　

（2）见解析图

（3）5.0　（4）甲、丙

解析　

（1）灯泡的额定电流I＝

＝

A＝200mA，故电流表选择B；因本实验只能用分压式接法，故滑动变阻器选择小电阻F；

（2）根据实验要求可知，滑动变阻器采用分压式接法，并且测量电路应与滑动变阻器的左半部分并联；电流表采用外接法，原理图如图所示：

（3）由画出的伏安特性曲线可知，U＝0.5V时，电流I＝0.10A，则对应的电阻R＝

＝

Ω＝5.0Ω；

（4）由P＝

可知，P与U为二次函数关系，图象开口向上，故甲正确；P与U2在R不变时为正比例关系，由于R随电压的增大而增大，故丙图正确．

4．

（1）D　

（2）见解析图　（3）0.30

解析　

（1）本实验滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选D；

（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示；

（3）设灯泡两端的电压为U，通过每个灯泡的电流为I，则U＝4－2IR0＝4－2×5I＝4－10I，即U＝4－10I，在灯泡的I－U图象中作出此函数图象如图所示，由图象可知，U＝1.0V，I＝0.3A，每个灯泡消耗的实际功率P＝UI＝0.30W.

5．

（1）C　

（2）D　（3）变大　（4）6.7

解析　

（1）由题中数据表可知，电路中的最大电流为0.215A，所以电流表应选择C.

（2）从题中数据表可知要求电流从零开始变化，所以变阻器应采取分压式接法；由于电流表与电压表均为理想电表，所以电流表采用外接法和内接法均可，故选D.

（3）I－U图线的斜率表示电阻的倒数，由图象可知元件电阻随U的变大而变大．

（4）从表格中可看出当电流为0.150A时，用电器Z两端的电压为1V，所以定值电阻

R0＝

＝

Ω≈6.7Ω.