高考物理一轮复习课时作业38实验：描绘小灯泡的伏安特性权限（含解析）

实验：描绘小灯泡的伏安特性权限

1．(2018·浙江模拟)“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验中，已知小灯泡额定电压为3 V.

(1)某同学连好了实物图，如图，请指出其中的两条连线错误(写数字即可)：a________b________

(2)闭合开关后，移动滑片，使流过电流表的电流________

A．从0开始慢慢增加到额定电流

B．从额定电流开始慢慢减小到0

C．随意移动滑片，测出想测的电压电流值即可

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示，请仔细观察该图像，然后描述小灯泡的电阻变化规律：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

(4)当电压为2.4 V时，小灯泡的电阻为________ Ω.(结果保留一位小数)

答案　(1)4　7　(2)A　(3)电压很小时，小灯泡电阻不变，当电压较大时，随着电压增大，小灯泡电阻逐渐变大　(4)12.6

解析　(1)a：图中导线4应该接在滑动变阻器上面两个接线柱的其中之一上面；b：导线7应该连接在小灯泡右边的接线柱上；

(2)闭合开关后，移动滑片，使流过电流表的电流从0开始慢慢增加到额定电流，故选A项；

(3)由图像可知：电压很小时，小灯泡电阻不变，当电压较大时，随着电压增大，小灯泡电阻逐渐变大；

(4)当电压为2.4 V时，小灯泡的电流为0.19 A，则电阻为R＝＝ Ω＝12.6 Ω.

2．(2018·湘潭二模)在“描绘小灯泡的U­I曲线”实验中，使用的小灯泡上标有“3 V　0.6 W“的字样，其他可供选择的器材有：

A．电压表V1(量程0～6 V，内阻20 kΩ)

B．电压表V2(量程0～20 V，内阻60 kΩ)

C．电流表A1(量程0～3 A，内阻0.2 Ω)

D．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻1 Ω)

E．滑动变阻器R1(0～1 000 Ω，允许通过的最大电流为0.1 A)

F．滑动变阻器R2(0～20 Ω，允许通过的最大电流为2 A)

G．学生电源E(6～8 V)

H．开关S及导线若干

(1)在虚线方框中画出实验电路图，并注明所选器材的符号．

(2)某同学测量结果如表所示，请根据表中数据在图乙坐标系中画出小灯泡的U­I曲线．

(3)用上述两只小灯泡a、b组成图丙所示的电路．已知电源的电动势为3 V、内阻不计，则灯泡a、b消耗的总功率P＝________W(结果保留两位有效数字)．

答案　(1)如图甲所示　(2)如图乙所示　(3)0.52

解析　(1)本实验中要求电流从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法；因灯泡额定电压为3 V，故电压表应选择V1；因灯泡电流最大值约为I＝＝ A＝0.2 A，故电流表应选择A2；为了便于控制调节，滑动变阻器选择小电阻R2；

故原理图如图甲所示；

(2)根据表中数据利用描点法可得出对应U­I图像；如图乙所示；

(3)两电阻串联接入电路，因电源内阻不计，故两灯电压均为1.5 V，由图可知，电流为0.175 A，故总功率P＝EI＝3×0.175 W≈0.52 W.

3．(2018·南平一模)某兴趣小组同学要利用NTC热敏电阻测量温度，图甲为该热敏电阻器的电阻特性曲线，为了测量某状态下的温度，需先测量热敏电阻在该状态温度下的电阻值．

请按要求完成下列实验．

(1)若温度的测量范围为0～25 ℃.不考虑其他因素对电路的影响，要求误差较小，实验室提供的器材如下，请在图乙的虚线框内画出实验电路图．

A．NTC热敏电阻

B．电压表V：量程5 V，内阻约3 kΩ

C．电流表A：量程为5 mA，内阻为250 Ω

D．滑动变阻器R：最大阻值为200 Ω

E．直流电源E(电动势6 V，内阻不计)

F．开关S，导线若干

(2)正确接线后，将热敏电阻置于待测状态下，接通电源，电流表的示数是3.20 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为________V.

(3)此时热敏电阻的阻值为________ kΩ；结合图甲可知待测温度为________ ℃.(计算结果均保留两位有效数字)

答案　(1)如图所示　(2)4.00　(3)1.0　25

解析　(1)由图可知，热敏电阻的阻值约为3 500 Ω至1 000 Ω，而给出的滑动变阻器为200 Ω，无法起到保护作用，所以应采用分压接法，由于电流表内阻已知，故可以采用电流表内接法；如答案图所示；

(2)电压表量程为5 V，最小分度为0.1 V，故读数为4.00 V；

(3)根据欧姆定律可知：R＋RA＝＝ Ω＝1 250 Ω；

解得：R＝1 250 Ω－250 Ω＝1 000 Ω＝1.0 kΩ；

由图甲可知，温度约为25 ℃.

4．(2018·济宁二模)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大，负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小．某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性．

A．电流表A1(量程10 mA，内阻r1＝1 Ω)

B．电流表A2(量程0.6 A，内阻r2约为0.5 Ω)

C．滑动变阻器R1(最大阻值200 Ω)

D．滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω)

E．定值电阻R3(阻值1 499 Ω)

F．定值电阻R4(阻值149 Ω)

G．电源E(电动势15 V，内阻忽略)

H．开关与导线若干

(1)实验采用的电路图如图甲所示，则滑动变阻器选________，定值电阻R选________．(填仪器前的字母序号)．

(2)该小组根据测量数据作出热敏电阻的U­I图像如图乙所示，请分析说明该曲线对应的是________热敏电阻(选填“PTC”或“NTC”)．

(3)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V，内阻10 Ω的电源两端，则此时该热敏电阻的阻值为________ Ω.(结果保留三位有效数字)

答案　(1)D　E　(2)NTC　(3)80.0

解析　(1)电压从零开始调节，故采用滑动变阻器分压接法；故滑动变阻器应选择总阻值较小的D；由图可知，定值电阻R与电流表A1串联充当电压表使用，故应采用阻值较大的E；

(2)由图乙可知，图像的斜率减小，故说明电阻随电压的增大而减小，因此应为负温度系数的热敏电阻，即NTC热敏电阻；

(3)在热敏电阻的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如图所示，两图的交点表示电阻的工作电压和电流，由图可知，电压U＝8.0 V，电流I＝0.1 A，故电阻R＝＝ Ω＝80.0 Ω(78.9～82.0均可以)

5．(2018·南充模拟)某课外活动小组为较准确地测定某小灯泡的额定功率．实验室提供了下列器材：

A．待测小灯泡：额定电压6 V，额定功率约为5 W

B．电流表A1：量程0～1.0 A，内阻约为1.5 Ω

C．电流表A2：量程0～3.0 A，内阻约为0.5 Ω

D．电压表：量程0～3.0 V．内阻5 kΩ

E．滑动变阻器R：最大阻值为20 Ω.额定电流1 A

F．电源：电动势8 V．内阻很小

G．定值电阻R1：阻值为10 kΩ

H．定值电阻R2：阻值为50 kΩ

开关一个，导线若干

回答下列问题：

(1)实验中，电流表应采用________(选填“A1”或“A2”)；

(2)实验中，定值电阻应采用________(选填“R1”成“R2”)；

(3)将实验电路图补充完整；

(4)实验中，电压表的示数为________V时．即可测定小灯泡的额定功率．

答案　(1)A1　(2)R1　(3)电路图见解析　(4)2

解析　(1)灯泡的额定电流I＝＝ A＝0.83 A，故电流表应选择A1；

(2)因电压表量程为3 V，小于灯泡的额定电压，所以应串联一个电阻分压，因电压表内阻为5 kΩ，而改装后量程应大于6 V即可，所以定值电阻选择R1，使量程扩大至原来的3倍；

(3)根据实验原理可知，本实验中电压表需要改装，同时因灯泡内阻与电流表内阻接近，故应采用电流表外接法，故原理图如图所示；

(4)根据改装原理可知，改装后的电压表量程为原来量程的3倍，要使达到额定电压6 V，只需使电压表示数为2 V即可．

6．(2018·成都模拟)图甲所示是某磁敏电阻在室温下的电阻RB随磁感应强度B变化的特性曲线，其中，在0.4 T≤B≤1.2 T的范围内，图线为直线．测试时，磁敏电阻的轴向方向与磁场方向垂直．

(1)试结合图甲，写出在0.4 T≤B≤1.2 T的范围内，RB随B变化的关系式：RB＝________ kΩ.

(2)某同学想利用该磁敏电阻去测量某磁场的磁感应强度B，他找到了如图乙所示的器材，并连好部分导线．

①该同学所选器材的规格为：电源(电动势3 V，内阻不计)；磁敏电阻(无磁场时的阻值R0＝250 Ω)；滑动变阻器(最大电阻约10 Ω)；电流表(量程2.5 mA，内阻约10 Ω)；电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)．

请在图乙中添加连接导线，使磁敏电阻接入电路，并能在实验中，调节滑动变阻器滑片时得到如下表所示的数据：

②忽略电路中电流产生的磁场，根据表中数据和上述信息，求出所测磁场的磁感应强度B的大小为________T．(取一位有效数字)

答案　(1)2.25B－0.3 kΩ　(2)如图所示　0.8

解析　(1)根据图像可知，0.4 T≤B≤1.2 T内RB随B变化图像为直线，由数学规律可知，对应的关系式为：RB＝2.25B－0.3 kΩ；

(2)①因磁敏电阻的阻值较大，故应采用电流表内接法，同时滑动变阻器应采用分压接法，故实物图如图所示；

②由R＝求出每次R的测量值，再采用多次测量取平均值的方法，则得：

RB＝×103＝1 500 Ω

由图甲所示图像可知，待测磁场的磁感应强度B为0.8 T.

7．(2018·咸阳二模)某实验小组要测定一铭牌上只有额定电压为10 V，而其他字迹不清楚的直流电动机正常工作时的机械效率，现实验室提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器(阻值较小)、备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒、细线、重物．

(1)小组成员设计如图甲、乙两个测量电路，其中比较合理的是________图(填写“甲”或“乙”)．

(2)根据选取的电路图完善下面丙图中用电动机提升重物的实物电路连接．

(3)闭合电键前应将丙图中的滑动变阻器的滑片移到最________端(填“左”或“右”)．

闭合电键后移动滑动变阻器，使电压表和电流表都有明显的示数，但电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分別为2 V、1 A．继续移动滑动变阻器的滑片，将电压表的示数调为10 V，这时电流表的示数为0.4 A．此时电动机输出的机械功率为________W，若重物重为8 N，则重物上升的速度大小为________ m/s.

答案　(1)乙　(2)如图所示　(3)右　3.68　0.46

解析　(1)乙电路能够使得电动机得到从零开始连续可调的电压，便于调节到在电压较低的情况下电动机不转时的电压表和电流表的值，便于测出电动机线圈的电阻，故选乙图较好．

(2)根据电路图连接实物图，如图所示，

(3)为了使闭合电键时滑动变阻器的输出电压为零，应将丙图中的滑动变阻器的滑片移到最右端．

根据欧姆定律可得：电动机线圈的内阻：r＝＝ Ω＝2 Ω

加额定电压时，电动机的输出功率即机械功率：P机＝U2I2－I22r＝10×0.4 W－(0.4)2×2 W＝3.68 W

若重物的重为2 N，由瞬时功率公式：P机＝mgv

可得重物上升的速度为：v＝＝ m/s＝0.46 m/s.