2022届高考物理一轮复习专题67实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线练习含解析

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1．[2021·成都摸底]在描绘一只“2.5V、0.6W”小灯泡的伏安特性曲线的实验中，某同学已选择好恰当的仪器并按照图示电路图正确连接了仪器，电流表的内阻约0.5Ω，电压表的内阻约3000Ω.请回答下列问题：
(1)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于______．(选填“A端”“B端”或“AB间任意位置”)
(2)为了减小测量误差，图中的单刀双掷开关S1应接________.(选填“M”或“N”)
(3)闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片，灯泡不亮，电压表示数变化明显，但电流表示数几乎为0.若电路仅有一处出现故障，则故障可能是________．(填选项前字母)
A.a、b间短路 B．a、b间断路
C.b、c间短路D．b、c间断路
2．为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有：
A.电流表(0～3A，内阻约0.04Ω)
B.毫安表(0～300mA，内阻约4Ω)
C.电压表(0～10V，内阻10kΩ)
D.电压表(0～3V，内阻10kΩ)
E.电源(额定电压6V，最大允许电流2A)
F.电源(额定电压9V，最大允许电流1A)
G.可变电阻(阻值范围0～10Ω，额定电流1A)
H.可变电阻(阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W)
I.导线若干根，电键一个．
(1)为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是______．(用字母代号填写)
(2)请画出电路图．并把图中所示实物图用线连接起来．
3．[2021·海口市调研]某同学在做完“描绘小灯泡的伏安特性曲线”后，又对一个标有“6V，3.5W”小电风扇电动机(线圈电阻恒定)的伏安特性曲线进行了研究，同研究小灯泡一样，要求电风扇两端的电压能从零逐渐增加到6V，实验室备有下列器材：
A.电流表(量程I：0～0.6A，内阻约为1Ω；量程Ⅱ：0～3A，内阻约为0.1Ω)
B.电压表(量程为0～6V，内阻几千欧)
C.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω，额定电流2A)
D.滑动变阻器R2(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)
E.电池组(电动势为9V，内阻小于1Ω)
F.开关和导线若干
(1)实验中所用的滑动变阻器应选________(填“C”或“D”)，电流表的量程应选________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”).
(2)请用笔画线代替导线将实物图甲连接成符合这个实验要求的电路．
(3)闭合开关前，为防止电动机输入电压过高而损坏，滑动变阻器滑片P应滑到________(填“M”或“N”)端．
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，改变加在电动机上的电压，实验中发现当电压表示数大于1V时电风扇才开始转动，电动机的伏安特性曲线如图乙所示，则电动机线圈的电阻为________Ω，电动机正常工作时的机械功率为________W．(保留两位有效数字)
4．[2021·河北卷]某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡(6.3V，0.15A)、直流电源(9V)、滑动变阻器、量程合适的电压表和电流表、开关和导线若干．设计的电路如图1所示．
(1)按照图1，完成图2中的实物连线．
(2)按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________(单项选择，填正确答案标号).
A.电流表短路
B.滑动变阻器的滑片接触不良
C.滑动变阻器滑片的初始位置在b端
(3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I－U图像，其中一部分如图3所示．根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________Ω(保留三位有效数字).
5．[2021·福州市测试]某实验小组设计了如图甲所示的电路，用于研究热敏电阻RT的伏安特性曲线，所用电压表量程为3V，内阻RV约10kΩ，电流表量程为0.5A，内阻RA＝4.0Ω，R为电阻箱．(以下计算结果均保留两位有效数字)
(1)该实验小组实验操作步骤：
①按实验电路把电路图连接好；
②把电阻箱调到最大，闭合开关；
③调节电阻箱电阻值，记录下不同电阻箱电阻值Ri和对应的电压表示数Ui和电流表示数Ii；
④通过上述测量数据，还可得到电源路端电压的计算公式U端i＝________．
(2)该小组同学，通过正确的测量得到数据，并描绘在I—U坐标系中，图线如图乙所示，其中A曲线是热敏电阻伏安特性曲线，B斜线为电流随电源路端电压的变化规律．当电压表示数为2.0V时，热敏电阻值RT＝________Ω；该电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
(3)实验中，当电阻箱的阻值调到1Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________W．
专题67 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
1．(1)A端 (2)M (3)B
解析：(1)滑动变阻器采用分压接法，开关S闭合之前，为保证电表安全，滑动变阻器的滑片应置于并联部分电阻最小的位置，即滑片应置于A端．(2)由于小灯泡电阻很小，远小于电压表内阻，所以应采用电流表外接法，即单刀双掷开关S1应接M.(3)如果a、b间短路，则电压表无示数；b、c间短路，电流表无示数；b、c间断路，电压表、电流表均无示数，则B正确，ACD错误．
2．(1)BCFGI (2)见解析
解析：(1)由小电珠规格“6.3V，1W”可知，额定电流为：I＝eq \f(P,U)＝eq \f(1,6.3)A≈0.16A＝160mA，故电流表应选B；由于小电珠的额定电压为6.3V，所以电压表应选C；电源应选F；由于实验要求测量安全和尽可能准确，则要求电流从零调，所以变阻器的电阻越小调节越方便，所以变阻器应选G；显然还应用分压式接法，而采用分压式接法时，变阻器需要选择I，所以应选用的器材是BCFGI.
(2)由于小电珠电阻较小，满足eq \f(PV,Rx)>eq \f(Rx,RA)，因此电流表应使用外接法，从(1)可知滑动变阻器采用分压接法，作出电路图，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．
3.
(1)C Ⅰ (2)如图所示
(3)M (4)2.5 2.7
解析：(1)实验要求电压从0开始逐渐增加到6V，滑动变阻器采用分压式，为了调节方便，滑动变阻器应选用C；小电风扇电动机的额定电流I＝eq \f(P,U)＝0.58A，故电流表应选Ⅰ.(2)假设小电风扇电动机为纯电阻用电器，则小电风扇电动机的电阻R＝eq \f(U2,P)＝10.3Ω，与电流表内阻相差较小，故电流表采用外接法，电路图如答图所示．(3)为防止电动机输入电压过高而损坏，闭合开关前小电风扇电动机两端的电压应为零，故滑片应滑到M端．(4)电动机不转动时为纯电阻电路，由欧姆定律得r＝eq \f(1V,0.4A)＝2.5Ω，电动机正常工作时的机械功率P出＝P－I2r＝3.5W－(0.58A)2×2.5Ω＝2.7W.
4．(1)实物图连接如图所示 (2)C (3)27.0
解析：(1)根据电路图连接实物图如答图所示．(2)小灯泡闪亮一下后熄灭，灯丝被烧断，说明通过小灯泡的电流过大，电流表的内阻很小，故电流表短路不会使通过小灯泡的电流过大，A错误；滑动变阻器的滑片接触不良不会使通过小灯泡的电流过大，B错误；滑动变阻器滑片的初始位置在b端时，小灯泡两端的电压过大，通过小灯泡的电流过大，C正确．(3)由题图3可知，P点对应的电压U＝2V，I＝74mA，则P点对应的小灯泡的电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(2V,0.074A)＝27.0Ω.
5．(1)④Ui＋Ii(Ri＋RA) (2)20 6.0 5.0 (3)0.89(0.85～0.95均可)
解析：(1)④根据欧姆定律及串联电路的特点可得路端电压U端i＝Ui＋Ii(Ri＋RA).(2)图线A为热敏电阻的伏安特性曲线．由图像可得，当Ui＝2.0V时，Ii＝0.1A，所以此时热敏电阻的阻值R＝eq \f(Ui,Ii)＝20Ω；图线B为电源外部的伏安特性曲线，根据U＝E－Ir可知，图线与横轴的截距表示电源的电动势，且E＝6.0V，图线的斜率的绝对值表示eq \f(1,r)，结合图像可得r＝5.0Ω.(3)由U＝E－Ir、U＝Ui＋Ii(Ri＋RA)可得E＝Ui＋Ii(Ri＋RA＋r)，当电阻箱调到Ri＝1Ω时，E＝Ui＋10Ii，在坐标系中作出该图线，如图所示，图线与热敏电阻的伏安特性曲线交点坐标为(2.7V 0.33A)，此时热敏电阻的功率P＝UI＝2.7×0.33W＝0.89W．