2021届高考物理二轮复习实验精解训练（9）实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

2021届高考物理二轮复习实验精解训练（9）

实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

1.在“探究额定电压为2.5 V的小灯泡伏安特性曲线”实验中,

(1)现有两种规格的滑动变阻器、,为了调节方便,测量准确,在实验中,滑动变阻器应选用_______(填“”或“”);

(2)如图甲是小明同学连接的实物图,老师发现电路连接有错,请你在原电路上指明需要重新调整哪几条导线:_________(填图中数字编号);

(3)正确连线和操作后,小明测得多组数据并在图像中描绘出图线,图乙所示的两图线分别是电流表内接和外接时测绘的,则图甲对应的图像为________(填“图线1”或“图线2”).

2.小灯泡灯丝的电阻会随灯丝温度的变化而变化，因而会引起功率的变化.某研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室的器材有：电压表（量程为0～3 V，内阻约为），电流表（量程为0~0.6 A，内阻约为），电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干.实验时，要求小灯泡两端的电压从0逐渐增大到额定电压.

（1）在图甲中的虚线框内画出实验电路图.

（2）根据实验测得的数据描绘出如图乙所示的图象，由此可知，小灯泡的电阻R与温度T的关系是，温度T越高，电阻R___________（选填“越大”“越小”或“不变”）.

（3）如果一电池的电动势为2 V，内阻为.请你根据上述实验结果，确定小灯泡接在该电池两端时，小灯泡的实际功率是_________W.（结果保留两位有效数字）

3.某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表（量程200 mA，内阻），电流表（量程500 mA，内阻）、定值电阻（阻值）、滑动变阻器（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线。

（2）若分别为流过电流表和的电流，利用和写出：小灯泡两端的电压_______，流过小灯泡的电流_______。为保证小灯泡的安全，不能超过_______mA。

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的和。所得实验数据在下表中给出。

根据实验数据可算得，当时，灯丝电阻_______Ω（保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。

4.物理兴趣小组的同学要描绘额定电压为3.8 V小灯泡的伏安特性曲线。

(1)他们从实验室取来如图甲所示的器材,为了保证实验有较高的精度,请你用笔画线为他们连接实验电路。

(2)若实验描绘的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,则小灯泡在常温下的电阻约为______Ω(结果保留两位有效数字),若用欧姆表测量常温电阻,则应该把选择开关打到_______挡。

(3)若小灯泡与一个16 Ω的定值电阻串联后接在电压恒定为4 V的电源上,则小灯泡的电阻为_________Ω,小灯泡实际消耗的电功率为_________W。(结果保留两位有效数字)

(4)接在电压恒定为4 V的电源上小灯泡发光后的电阻与小灯泡在常温下的电阻不同的原因是_________________________________。

5.为了测绘一个“”小灯泡的完整伏安特性曲线，设计如图甲所示的电路。

（1）实验前，点与点________（选填“需要”或“不需要”）连接，滑动变阻器的滑片应滑至_________端（选填“最左”或“最右”）。
（2）进行实验时，小灯泡两端电压从0逐渐增加到，再从逐渐减小到0。根据实验数据得到如图乙所示的两条伏安特性曲线，一条是电压从0逐渐增加到得到的，另一条是电压从逐渐减小到0得到的，分析可知________（选填“实线”或“虚线”）是电压从0逐渐增加到得到的，请写出判断依据：______________________________________________。

6.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线，如图甲所示。

（1）在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。

（2）根据图甲，可确定小灯泡的功率P与和P与的关系，下列示意图中合理的是_________。

A. B. C. D.

（3）将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路，电源电动势为6.0 V，内阻为。若电路中的电流为0.4 A，则定值电阻R所消耗的电功率为__________W。

7.某兴趣小组的同学欲描绘标有“3.8 V,0.32 A”的小灯泡的伏安特性曲线,实验室提供了以下实验器材。

A.电压表V(量程3 V,内阻3 kΩ)

B.电流表A(量程0.5 A,内阻约0.5 Ω)

C.电阻箱()

D.滑动变阻器(阻值0~5 Ω,允许通过的最大电流为2 A)

E.滑动变阻器(阻值0~200 Ω,允许通过的最大电流为1 A)

F.学生电源(电动势E为4 V,内阻不计)

G.开关S及导线若干。

(1)该小组的同学认为实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压,需要把电压表的量程扩大到4 V,改装电压表时,应将电阻箱与题中所给电压表_______(选填“串联”或“并联”),并将电阻箱的阻值调至________Ω,滑动变阻器应选择________(选填“”或“”)。

(2)请在方框中画出该实验的电路图。

(3)实验中得到小灯泡的伏安特性曲线如图a所示,由图a可知,随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡的电阻_______。(选填“增大”“不变”或“减小”)

(4)现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源(电动势4 V,内阻1.0 Ω)和一阻值为的定值电阻连接成如图b所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为_________V。(结果保留三位有效数字)

8.某同学为准确测绘小灯泡的伏安特性曲线,利用如下器材设计了如图甲、乙所示的两种电路。

A.小灯泡(额定电压为2.5 V,额定电流为0.3 A);

B.电流表(量程0~0.6 A,内阻约);

C.电压表(量程0~3 V,内阻约);

D.滑动变阻器(,3 A);

E.直流电源(约为3 V);

F.开关、导线若干。

(1)实验电路应选择________(填“图甲”或“图乙”)。

(2)利用多用电表粗测小灯泡的电阻,当使用“”挡测量时,多用电表示数如图丙所示,则电阻为________Ω.

(3)按照实验测得的伏安特性曲线如图丁中的1曲线所示,考虑误差因素,真实的伏安特性曲线更接近曲线__________(填“2”或“3”).

答案以及解析

1.答案：(1)

(2)②③⑦

(3)图线1

解析：(1)在“探究额定电压为2.5 V的小灯泡伏安特性曲线”实验中,电流和电压都要从零开始调节,滑动变阻器应采用分压式接法,为了调节方便,选用最大阻值较小的滑动变阻器,故选；

(2)②接错,需要接到开关的另一端;③接错,分压式接法,导线不应该接到金属杆上,应该接到变阻器下方的接线柱上;⑦接错,量程接错,应该接到量程为0~3 V的接线柱上,故需要重新调整的导线为②③⑦；

(3)本实验中小灯泡的电阻远小于电压表的内阻,所以应采用电流表外接法,此时电流表测量的是电压表和小灯泡的总电流,电流表示数偏大,题图乙对应的图像应该为图线1.

2.答案：（1）见解析图

（2）越大

（3）0.40（0.35~0.45均正确）

解析：（1）要求小灯泡两端的电压从0逐渐增大到额定电压，滑动变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡灯丝的电阻较小，所以电流表应采用外接法.实验电路图如图所示.

（2）小灯泡的电阻R随温度的升高而增大.

（3）在小灯泡的图象中作出该电池的路端电压与电流的关系图线，两图线交点的坐标就是小灯泡接在该电池两端时的工作电流和电压，由此可求出小灯泡的实际功率.

3.答案：（1）如图所示

（2）；；180

（3）11.6

（4）8.0

解析：（2）根据串并联知识可得小灯泡两端的电压，流过小灯泡的电流，小灯泡的额定电压为，由可得，即为了保证小灯泡的安全，不能超过180 mA。（3）灯丝的电阻，当时，，解得。（4）小灯泡的额定电压为，由可得。

4.答案：(1)如图所示

(2)6.7(6.5~6.9均可);欧姆“”

(3)24(23~25均可);0.24(0.23~0.25均可)

(4)小灯泡发光后灯丝温度升高,而灯丝电阻(电阻率)随温度的升高而增大

解析：(1)描绘额定电压为3.8 V的小灯泡的伏安特性曲线,电流表外接,滑动变阻器连接成分压式接法如答图甲所示。

(2)当小灯泡中电流较小时,灯丝温度接近常温,灯丝电阻几乎不变,由描绘的小灯泡伏安特性曲线可知近似为一直线段,取该直线段上一点的纵、横坐标的比值即为小灯泡在常温下的电阻,由欧姆定律有;若用欧姆表测量常温电阻,由于电阻只有几欧姆,所以应该把选择开关打到欧姆“”挡。

(3)若小灯泡与一个16 Ω的定值电阻串联后接在电压恒定为4 V的电源上,其两端电压与电流的关系为,在小灯泡伏安特性曲线上作出这一函数图象,其两图线的交点即为小灯泡的工作点,如图所示,该交点的纵横坐标分别为,则小灯泡的电阻为,小灯泡实际消耗的电功率。

(4)接在电压恒定为4 V的电源上小灯泡发光后的电阻与小灯泡在常温下的电阻不同的原因是小灯泡发光后灯丝温度升高,而灯丝电阻随温度的升高而增大。

5.答案：（1）需要;最左（2）虚线;在测量数据时，电压从0开始增加至额定值，灯丝电阻温度逐渐升高，电阻阻值逐渐增大，而电压再从额定值减小至0时，电阻温度已经升高，因此在相同的电压下，电流相对降低，因此电压从0开始增加至过程中，图像应为虚线

解析：要求测绘完整的伏安特性曲线，因此滑动变阻器选择分压式接法，即点需要连接，从安全的角度出发，需要使测量电路的电压从零开始，因此在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片应滑到最左端。

6.答案：（1）电路原理图如图1所示，实物连线图如图2所示

（2）D

（3）0.64

解析：（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由题图甲所示图像可知，小灯泡电阻约为，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧，电压表内阻远大于小灯泡电阻，电流表应采用外接法。根据实验电路图连接实物电路图。（2）由题图甲所示图像可知，随小灯泡电流与电压的增大，电压与电流的比值增大，即小灯泡电阻增大。根据可知，随增大，图线的斜率减小，故AB错误；根据可知，随增大，图线的斜率增大，故C错误，D正确。（3）由题图甲所示图像可知，电流为0.4 A时，小灯泡两端电压为4.0 V，电阻两端电压，电阻消耗的电功率。

7.答案：(1)串联;1 000.0;

(2)如图所示

(3)增大

(4)1.15

解析：(1)原电压表满偏电流,应在原电压表上串联一个定值电阻,故应将电阻箱的阻值调至,滑动变阻器应采用分压接法,应选用阻值小的,即。

(3)图象上的点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡电阻的倒数,从题图a可以看出,图象上的点与坐标原点连线的斜率越来越小,说明随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡的电阻越来越大。

(4)由闭合电路欧姆定律得,即,代入数据得,将该图线画到题图a中,如解析图所示,找到其与小灯泡伏安特性曲线的交点,读出交点横坐标的值,为1.15 V。

8.答案：（1）图甲（2）7（3）2

解析：（1）由于电压表的内阻远大于小灯泡的阻值，因此应选用电流表外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲线时，电压应从零逐渐 调节,滑动变阻器应采用分压接法，实验电路应选择图乙。（2）用多用电表粗测小灯泡的电阻时，选择挡位为“”，则该小灯泡的阻值应为;（3）由于电流表采用了外接法，则电流表的示 数大于通过小灯泡的真实电流，因此真实的伏安特性曲线更接近曲线2。