高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 微專(zhuān)題56 實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)

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實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)考點(diǎn)及要求：(1)伏安法測(cè)電阻；(2)電路設(shè)計(jì)：內(nèi)、外接法、滑動(dòng)變阻器的分壓與限流；(3)數(shù)據(jù)處理1在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材如下：圖1待測(cè)小燈泡(2.5 V,0.5 A)；雙量程電壓表(中間接線(xiàn)柱3 V，內(nèi)阻約為3 k；右邊接線(xiàn)柱15 V，內(nèi)阻約為15 k)；雙量程電流表(中間接線(xiàn)柱0.6 A，內(nèi)阻約為0.125 ；右邊接線(xiàn)柱3 A，內(nèi)阻約為0.025 )；滑動(dòng)變阻器(20 ，2 A)；電源(電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻未知)；開(kāi)關(guān)一個(gè)；導(dǎo)線(xiàn)若干(1)甲同學(xué)選擇合適的器材，連好實(shí)物圖如圖1所示，乙同學(xué)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了多處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出(至少2處)：_.(2)兩同學(xué)改正錯(cuò)誤，正確連線(xiàn)后，測(cè)出如下表所示的7組I、U數(shù)據(jù)，請(qǐng)你在圖2坐標(biāo)紙上建立IU坐標(biāo)系，標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn).次數(shù)n1234567電壓/V00.200.501.001.502.002.50電流/A00.080.100.130.160.180.20圖2(3)根據(jù)繪出的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，該小燈泡在電壓為1.8 V時(shí)的實(shí)際電阻約為_(kāi).(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)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(nèi)阻引起的，電源內(nèi)阻越大誤差越大D系統(tǒng)誤差主要是由電表讀數(shù)時(shí)的估讀引起的，電壓越大誤差越大2某實(shí)驗(yàn)小組描繪規(guī)格為“2.5 V0.6 W”的小燈泡的IU特性曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室提供下列器材：A電流表A1(量程為025 mA，內(nèi)阻約0.2 )B電流表A2(量程為0300 mA，內(nèi)阻約1 )C電壓表V1(量程為03 V，內(nèi)阻約5 k)D電壓表V2(量程為015 V，內(nèi)阻約15 k)E滑動(dòng)變阻器R1(010 ，額定電流1.5 A)F滑動(dòng)變阻器R2(01 000 ，額定電流0.5 A)G直流電源(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻忽略不計(jì))H開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)在小燈泡接入電路前，使用多用電表直接測(cè)量小燈泡的電阻，則應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至_擋進(jìn)行測(cè)量(填選項(xiàng)前的字母)A直流電壓10 V B直流電流5 mAC歐姆“100” D歐姆“1”(2)實(shí)驗(yàn)中所用的電流表應(yīng)選_；電壓表應(yīng)選_；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(只需填器材前面的字母代號(hào))(3)若采用如圖3所示的電路描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，電壓表的右端應(yīng)與電路中的_點(diǎn)相連(選填“a”或“b”)圖3(4)開(kāi)關(guān)閉合之前，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于_端(選填“c”“d”或“cd中間”)(5)測(cè)量后，該小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用Excel擬合出小燈泡的IU特性曲線(xiàn)如圖4所示請(qǐng)根據(jù)曲線(xiàn)確定小燈泡兩端電壓為1.5 V時(shí)，其實(shí)際功率P_W.圖4(6)該小組按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)出正確電路圖并正確連線(xiàn)后，閉合開(kāi)關(guān)，慢慢增大小燈泡的電壓，發(fā)現(xiàn)剛開(kāi)始時(shí)兩電表指針均偏轉(zhuǎn)，但小燈泡不發(fā)光，請(qǐng)簡(jiǎn)要分析原因：_.3在“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5 V，額定功率為0.5 W，此外還有以下器材可供選擇：A直流電源3 V(內(nèi)阻不計(jì))B直流電流表0300 mA(內(nèi)阻約為5 )C直流電流表03 A(內(nèi)阻約為0.1 )D直流電壓表03 V(內(nèi)阻約為3 k)E滑動(dòng)變阻器100 ，0.5 AF滑動(dòng)變阻器10 ，2 AG導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能進(jìn)行多次測(cè)量(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(均填寫(xiě)儀器前的字母)(2)在圖5所示的虛線(xiàn)框中畫(huà)出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖(虛線(xiàn)框中已將所需的滑動(dòng)變阻器畫(huà)出，請(qǐng)補(bǔ)齊電路的其他部分，要求滑片P向b端滑動(dòng)時(shí)，燈泡變亮)；圖5圖6(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出的小燈泡的IU圖線(xiàn)如圖6所示由此可知，當(dāng)電壓為0.5 V時(shí)，小燈泡的燈絲電阻是_；(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可以繪制小燈泡的電功率P隨其兩端電壓U或電壓的平方U2變化的圖像，在圖7中所給出的甲、乙、丙、丁圖像中可能正確的是_(選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)圖74在“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3 V1.5 W”的燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流，現(xiàn)有如下器材：A直流電源3 V(內(nèi)阻可不計(jì))B直流電流表0600 mA(內(nèi)阻約0.5 )C直流電壓表03 V(內(nèi)阻約3 k)D滑動(dòng)變阻器(10 ，1 A)E滑動(dòng)變阻器(1 k，300 mA)F開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器選用_(填“D”或“E”).U/V00.51.01.52.02.5I/A00.170.300.390.450.49(2)表格中的各組數(shù)據(jù)是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在如圖8所示的方格紙上作出該燈泡的伏安特性曲線(xiàn)圖8(3)如圖9所示，將兩個(gè)這樣的燈泡并聯(lián)后再與5 的定值電阻R0串聯(lián)，接在電壓恒定為4 V的電路上，每個(gè)燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖95某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究電器元件Z的伏安特性曲線(xiàn)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件Z兩端的電壓與通過(guò)它的電流的數(shù)據(jù)如下表：U/V0.000.200.501.001.502.002.503.00I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215現(xiàn)備有下列器材：A內(nèi)阻不計(jì)的6 V電源；B量程為03 A的內(nèi)阻可忽略的電流表；C量程為00.6 A的內(nèi)阻可忽略的電流表；D量程為03 V的內(nèi)阻很大的電壓表；E阻值為010 ，額定電流為3 A的滑動(dòng)變阻器；F開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干(1)這個(gè)學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選_(填器材前面的字母)(2)請(qǐng)你從下面的實(shí)驗(yàn)電路圖中選出最合理的一個(gè)_(3)利用表格中數(shù)據(jù)繪出的電器元件Z的伏安特性曲線(xiàn)，如圖10甲所示，分析曲線(xiàn)可知該電器元件Z的電阻隨U變大而_(填“變大”、“變小”或“不變”)圖10(4)若把用電器Z接入如圖乙所示的電路中時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.150 A，已知A、B兩端電壓恒為2 V，則定值電阻R0阻值為_(kāi).(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析1(1)滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤，應(yīng)改成分壓式接法電壓表量程錯(cuò)誤，應(yīng)選用3 V的量程；電流表位置接錯(cuò)，應(yīng)采用外接法(2)見(jiàn)解析圖(3)10.3(0.3)(4)A解析(1)由于是測(cè)繪小燈泡(2.5 V,0.5 A)的伏安特性曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)，故電壓表的量程選用3 V即可，要求電壓從“0”開(kāi)始所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；小燈泡的阻值小，故電流表應(yīng)采用外接法(2)如圖所示(3)在圖中找到相應(yīng)的點(diǎn)，即在U1.8 V時(shí)的電流為I0.175 A，則電阻R 10.3 .(4)由于電流表外接，其示數(shù)包括了流經(jīng)電壓表的電流，比小燈泡的實(shí)際電流大，故這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于電壓表的分流，故A選項(xiàng)正確2(1)D(2)BCE(3)a(4)c(5)0.33(6)電壓(電流)較小時(shí)，燈絲的溫度較低，達(dá)不到發(fā)光的溫度解析(1)測(cè)小燈泡的電阻，需用歐姆擋；由P，得R 10 ，因此選D.(2)I A0.24 A240 mA，此為額定電流，電流表A1量程太小，因此選A2.小燈泡的額定電壓為2.5 V，如用015 V量程的電壓表，則測(cè)量誤差太大，應(yīng)選用03 V量程的電壓表描述小燈泡的IU特性曲線(xiàn)，要求I、U值由零開(kāi)始變化，且范圍盡可能大些，應(yīng)選用分壓電路，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值范圍較小的R1.(3)因?yàn)镽x，即電流表的分壓作用比較明顯，因此用電流表外接法，電壓表右端應(yīng)與a點(diǎn)相連(4)開(kāi)關(guān)閉合前，滑片應(yīng)置于c端，使得接通開(kāi)關(guān)時(shí)，小燈泡兩端電壓由0開(kāi)始變化，且保證小燈泡安全(5)由IU圖像可得U1.5 V時(shí)，I0.22 A，PUI1.50.22 W0.33 W.(6)電表指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明小燈泡兩端有電壓且小燈泡是通路，因?yàn)閯傞_(kāi)始時(shí)電壓、電流較小，燈絲溫度較低，還沒(méi)達(dá)到發(fā)光溫度3(1)BF(2)見(jiàn)解析圖(3)5.0(4)甲、丙解析(1)燈泡的額定電流I A200 mA，故電流表選擇B；因本實(shí)驗(yàn)只能用分壓式接法，故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻F；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可知，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，并且測(cè)量電路應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的左半部分并聯(lián)；電流表采用外接法，原理圖如圖所示：(3)由畫(huà)出的伏安特性曲線(xiàn)可知，U0.5 V時(shí)，電流I0.10 A，則對(duì)應(yīng)的電阻R 5.0 ；(4)由P可知，P與U為二次函數(shù)關(guān)系，圖像開(kāi)口向上，故甲正確；P與U2在R不變時(shí)為正比例關(guān)系，由于R隨電壓的增大而增大，故丙圖正確4(1)D(2)見(jiàn)解析圖(3)0.30解析(1)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D；(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖像如圖所示；(3)設(shè)燈泡兩端的電壓為U，通過(guò)每個(gè)燈泡的電流為I，則U42IR0425I410I，即U410I，在燈泡的IU圖像中作出此函數(shù)圖像如圖所示，由圖像可知，U1.0 V，I0.3 A，每個(gè)燈泡消耗的實(shí)際功率PUI0.30 W.5(1)C(2)D(3)變大(4)6.7解析(1)由題中數(shù)據(jù)表可知，電路中的最大電流為0.215 A，所以電流表應(yīng)選擇C.(2)從題中數(shù)據(jù)表可知要求電流從零開(kāi)始變化，所以變阻器應(yīng)采取分壓式接法；由于電流表與電壓表均為理想電表，所以電流表采用外接法和內(nèi)接法均可，故選D.(3)IU圖線(xiàn)的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖像可知元件電阻隨U的變大而變大(4)從表格中可看出當(dāng)電流為0.150 A時(shí)，用電器Z兩端的電壓為1 V，所以定值電阻R0 6.7 .