（全國通用）2020版高考物理一輪復習 第八章 微專題60 實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線加練半小時（含解析）

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1、實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線 [方法點撥]　(1)本實驗要求電壓必須從0開始變化，所以滑動變阻器要用分壓式接法.(2)儀器選擇要首先保證安全，其次是保證精確，再次是操作簡便，若選不到理想的儀器，其中幾個相比較，選較好的. 1.(2018·北師大附中月考)下列為某組同學的“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗. (1)請?zhí)暨x合適的電表量程，在圖1中，完成余下的電路連線.要求小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化. 圖1 (2)根據上述電路，測量得到了一組實驗數(shù)據，并在I－U圖中描點連線后得到如圖2中圖線a.該組同學為了進一步研究溫度對電阻的影響，將小燈泡玻璃敲碎后，使燈絲倒置浸在油杯中，

2、使燈絲的溫度在開始階段基本不變，更換電表的量程后，再次完成上述實驗，得到實驗數(shù)據如下表所示.請用表中數(shù)據在圖2上描點，并作出I－U圖線b. 圖2 次數(shù)n 1 2 3 4 5 6 電壓/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 電流/A 0 0.20 0.40 0.58 0.72 0.80 (3)根據上述的I－U圖象，比較a、b兩條圖線的異同，并說明原因____________________________________________________________________________. 2.(2019·四

3、川省成都市一模)某同學在做完“描繪小燈泡的伏安特性曲線”后，又對一個標有“6V　3.5W”的小電風扇電動機(線圈電阻恒定)的伏安特性曲線進行了研究，同研究小燈泡一樣，要求電風扇電動機兩端的電壓能從零逐漸增加到6V.實驗室備有下列器材： A.電流表(量程Ⅰ：0～0.6A，內阻約為1Ω；量程Ⅱ：0～3A，內阻約為0.1Ω) B.電壓表(量程為0～6V，內阻幾千歐) C.滑動變阻器R1(最大阻值10Ω，額定電流2A) D.滑動變阻器R2(最大阻值1750Ω，額定電流0.3A) E.電池組(電動勢為9V，內阻小于1Ω) F.開關和導線若干 圖3 (1)實驗中所用的滑動變阻器應選__

4、______(填“C”或“D”)，電流表的量程應選________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”). (2)請用筆畫線代替導線將實物圖3甲連接成符合這個實驗要求的電路. (3)閉合開關前，為防止電動機輸入電壓過高而損壞，滑動變阻器滑片P應滑到________(填“M”或“N”)端. (4)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P，改變加在電動機上的電壓，實驗中發(fā)現(xiàn)當電壓表示數(shù)大于1V時電風扇才開始轉動，電動機的伏安特性曲線如圖乙所示，則電動機線圈的電阻為________Ω，電動機正常工作時的機械功率為________W.(保留兩位有效數(shù)字) 3.(2019·云南省曲靖一中質檢)小明同學想要描繪標有“4.0

5、V　0.4A”的小燈泡L的伏安特性曲線，老師要求盡量精準測量，并完整繪制小燈泡的伏安特性曲線，為小明提供的可選用的實驗器材除了電源、開關、導線若干外，還有如下器材可供選擇： 電壓表V1(量程0～5V，內阻等于4kΩ) 電壓表V2(量程0～15V，內阻等于16kΩ) 電流表A1(量程0～250mA，內阻等于10Ω) 電流表A2(量程0～3A，內阻等于0.2Ω) 滑動變阻器R1(0～15Ω，額定電流2A) 滑動變阻器R2(0～15kΩ，額定電流0.5A) 定值電阻R3(阻值等于1Ω) 定值電阻R4(阻值等于10Ω) 定值電阻R5(阻值等于1Ω) (1)小明根據實驗要求，他選擇電

6、壓表________和滑動變阻器________才能很好地完成實驗(填所給儀器的字母代碼). (2)請幫助小明同學在圖4所示虛線框中畫出實驗電路圖，并標注相關儀器的符號. 圖4 (3)小明同學在你的幫助下描繪出的I－U圖象應是下圖中的________，由此可得出結論，小燈泡的電阻隨溫度的升高而________(填“減小”或“增大”). 4.在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，實驗器材如下：待測小燈泡(2.5V,0.5A)； 雙量程電壓表(中間接線柱3V，內阻約為3kΩ；右邊接線柱15V，內阻約為15kΩ)； 雙量程電流表(中間接線柱0.6A，內阻約為0.125Ω；右邊接線

7、柱3A，內阻約為0.025Ω)； 滑動變阻器(20Ω，2A)； 電源(電動勢約為3V，內阻未知)； 開關一個； 導線若干. (1)甲同學選擇合適的器材，連好實物圖如圖5所示，乙同學檢查時發(fā)現(xiàn)了多處錯誤，請指出(至少2處)：____________________________________________________________________. 圖5 (2)兩位同學改正錯誤，正確連線后，測出如下表所示的7組I、U數(shù)據，請你在圖6坐標紙上建立I－U坐標系，標出坐標點，繪出小燈泡的伏安特性曲線. 次數(shù)n 1 2 3 4 5 6 7 電壓/V 0

8、 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 電流/A 0 0.08 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20 圖6 (3)根據繪出的小燈泡的伏安特性曲線，該小燈泡在電壓為1.8V時的實際電阻約為________Ω.(結果保留三位有效數(shù)字) (4)關于本實驗的系統(tǒng)誤差，下列判斷正確的是________. A.系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的，電壓越大誤差越大 B.系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的，電流越大誤差越大 C.系統(tǒng)誤差主要是由忽略電源內阻引起的，電源內阻越大誤差越大 D.系統(tǒng)誤差主要是由電表讀數(shù)時的估讀引起的，電壓

9、越大誤差越大 答案精析 1.見解析 解析　(1)本實驗中應采用滑動變阻器分壓接法和電流表外接法，故實物圖連線如圖所示： (2)根據描點法可得出對應的圖象如圖所示： (3)根據兩圖象可知，異同之處有： a圖線表明小燈泡的電阻變化明顯； b圖線表明小燈泡燈絲在電壓較小時電阻變化不明顯，而電壓超過一定值時，電阻變化明顯. 其原因為：燈絲溫度不變時，電阻不變，而隨著電壓升高，燈絲散熱不及，溫度升高明顯，電阻變大. 2.(1)C?、瘛?2)見解析圖　(3)M　(4)2.5　2.6 解析　(1)電風扇的額定電流I＝≈0.58A，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表量程選擇Ⅰ.電風扇

10、的電阻比較小，則滑動變阻器選擇總電阻為10Ω的誤差較小，故選擇C. (2)因為電壓和電流需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，電風扇的電阻遠小于電壓表內阻，屬于小電阻，電流表采用外接法.電路圖如圖所示. (3)閉合開關前，為防止電動機輸入電壓過高而損壞，電動機兩端的電壓應最小，故滑片P應滑到M端. (4)電壓表讀數(shù)小于1V時電風扇沒啟動，由題圖乙中圖象可知I′＝0.4A.根據歐姆定律得，R＝＝Ω＝2.5Ω.電動機正常工作時電壓為6V，根據圖象知電流約為0.58A，則電風扇發(fā)熱功率P＝I2R＝0.582×2.5W＝0.84W，則機械功率P′＝UI－I2R＝0.58×6W－0.84

11、W＝2.6W. 3.(1)V1　R1　(2)見解析圖　(3)C　增大 解析　(1)選擇儀器時，在不超量程的情況下盡量選擇小量程的電表，這樣可以減小誤差；因為小燈泡額定電壓為4.0V，電壓表選擇V1即可；為了便于調節(jié)，滑動變阻器選擇R1； (2)本實驗中要求完整繪制曲線，滑動變阻器采用分壓式接法，因燈泡內阻較小，故應選用電流表外接，但由于電流表A1的量程較小，所以要擴大電流表的量程，故需并聯(lián)一個小電阻分流，分流電阻應選R4(因為電流表阻值為R4阻值的1倍，R4分流為電流表量程的1倍)，由此畫出實驗原理圖如圖所示. (3)燈泡中的金屬絲的電阻率隨溫度的升高而增大，所以電阻也增大，反映在

12、圖象中，斜率減小，故C正確. 4.(1)①滑動變阻器接法錯誤，應改成分壓式接法. ②電壓表量程錯誤，應選用3V的量程； ③電流表位置接錯，應采用外接法. (2)見解析圖 (3)10.3(±0.3)　(4)A 解析　(1)由于是測繪小燈泡(2.5V,0.5A)的伏安特性曲線實驗，故電壓表的量程選用3V即可，要求電壓從“0”開始，所以滑動變阻器應采用分壓式接法；小燈泡的阻值小，故電流表應采用外接法. (2)如圖所示 (3)在圖中找到相應的點，即在U＝1.8V時的電流為I＝0.175A，則電阻R＝Ω≈10.3Ω. (4)由于電流表外接，其示數(shù)包括了流經電壓表的電流，比小燈泡的實際電流大，故這個實驗中的系統(tǒng)誤差主要來源于電壓表的分流，故A選項正確. 8