高考物理二轮复习100考点千题精练第十三章电学实验专题133描绘小灯泡伏安特性曲线实验.docx

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高考物理二轮复习100考点千题精练第十三章电学实验专题133描绘小灯泡伏安特性曲线实验

专题13.3描绘小灯泡伏安特性曲线实验

1.（2017全国理综I）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：

小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）：

电压表V（量程3V，内阻3k

）;电流表A（量程0.5A,内阻0.5

）;固定电阻（阻值1000

）；滑动变阻器R（阻值0~9.0

）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

（2）实验测得小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

（1）由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率______（填“增大”“不变”或“减小”）。

（2）用另一电源（电动势4V，内阻1.00

）和题给器材连接成图（b）所示的电路。

调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。

闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_____W，最大功率为_______W.（结果均保留两位小数）

【参考答案】

（1）电路如图。

（4分）

（2）增大（1分）增大（1分）

（3）0.39W，（2分）1.17W（2分）

当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，在图（a）中画出电源（电动势4V，内阻1.00

）的伏安特性曲线，如图中曲线II所示，与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的最大功率，最大功率为Pmax=UI=3.62×0.318=1.17W。

2．（2017广西五市考前联考）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：

直流电源（电动势3.0V，内阻不计）

电流表（量程3A，内阻约0.1Ω）

电流表（量程600mA，内阻约5Ω）

电压表（量程3V，内阻约3kΩ）

电压表（量程15V，内阻约200kΩ）

滑动变阻器

（阻值0~10Ω，额定电流1A）

滑动变阻器（阻值0~1kΩ，额定电流300mA）

（1）在该实验中，电流表应选择_________（填“”或“”），电压表应选择________（填“”或“”），滑动变阻器应选择________（填“

”或“”）

（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，若用该电路测得灯泡的工作电压U和电流I，根据

计算此时灯泡的，则灯泡电阻的测量值________真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。

（3）该同学连接电路后检查所有元件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好，但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调零，则断路的导线为_______________（填导线代号）

（4）图乙是在实验中根据测出的数据，在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线，若将两个该种灯泡和一个6.0Ω的定值电阻一起串联与题中的电源组成闭合回路，请估算每个小灯泡的实际功率P=_____W（保留两位有效数字）。

【参考答案】

（1）A2；V1；R1

（2）小于（3）h（4）0.19W

3．（2017昆明三模）二极管的说明书上提供了它的伏安特性曲线（正向最大电流40mA左右），物理兴趣小组想要验证该二极管的伏安特性曲线。

（1）选择好实验器材准备连接电路时，发现二极管外壳正负极的标识不清楚，于是就用多用电表欧姆档判断二极管的正负极，用欧姆表“×1k”档两次实验情况如图甲，乙所示，由此可知____（填“A”或“B”）端为二极管的正极；

（2）该物理兴趣小组要对二极管加正向电压时的伏安特性曲线进行验证，实验室提供的器材有：

A直流电源E：

电动势3V，内阻忽略不计；

B待测二极管D；

C滑动变阻器R：

0~20Ω

D电压表V：

量程3V，内阻约20kΩ；

E电流表A：

量程50mA，内阻约5Ω；

F单刀双掷开关S，导线若干；

请在右边虚线框内的实验电路图中加上直流电源E及滑动变阻器R，并将电路图连接完整。

【参考答案】

（1）B

（2）实验电路图如图所示

4．（2016·河北邯郸一模）（9分）某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系，除小灯泡外，可用的器材如下：

A．电源（电动势3V，内阻为1.5Ω）

B．电压表（0～3V，内阻约为10kΩ）

C．电流表（0～0.6A，内阻约为5Ω）

D．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流0.4A）

E．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1.0A）

F．电键S，导线若干

（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U－I图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而________（填“增大”、“减小”或“不变”）；实验时应选用的滑动变阻器为________。

（填器材前的字母序号）

（2）根据图甲，将图乙实验电路中缺少的导线补全（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）。

（3）若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意滑动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是________W。

（本问中电压表和电流表均视为理想电表，结果保留2位有效数字）

【参考答案】

（1）增大　E

（2）如解析图所示　（3）0.56（0.54～0.58都对）

【名师解析】

（1）由图象可知，图象的斜率表示电阻，根据欧姆定律R＝

知，小灯泡的电阻随电压增大而增大；由图可知，测量电流的最大值约为0.5A，故滑动变阻器只能选择E;

（2）根据原理可得出对应的实物图，如图所示；

5.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧。

实验中得到了多组数据，通过描点连线在IU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U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________。

（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6.0V，内阻为1.0Ω。

若电路中的电流为0.40A，则定值电阻R所消耗的电功率为________W。

【参考答案】

（1）见解析图　

（2）D　（3）0.64

（3）当电路中的电流I＝0.40A，由图象可得小灯泡两端的电压U＝4V，定值电阻R两端的电压UR＝E－U－Ir＝1.6V，所消耗的电功率P＝URI＝0.64W。

6．要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。

已选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；

电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；

电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；

电键一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________（填字母代号）。

A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）

B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）

（2）实验的电路图应选用下列的图________（填字母代号）。

（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。

如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W。

【参考答案】

（1）A　

（2）B　（3）0.1

7．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清。

他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝

＝

V＝1.22V。

他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线，进而分析小灯泡的额定电压。

A．电压表

（量程3V，内阻约3kΩ）

B．电流表

（量程150mA，内阻约2Ω）

C．电流表

（量程500mA，内阻约0.6Ω）

D．滑动变阻器R1（0～20Ω）

E．滑动变阻器R2（0～100Ω）

F．电源E（电动势4.0V，内阻不计）

G．开关S和导线若干

H．待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）

（1）在下面的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________（填“

”或“

”）；滑动变阻器选择________（填“R1”或“R2”）。

（2）在实验过程中，一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在表格中。

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.20

0.60

1.00

1.40

1.80

2.20

2.70

I/mA

80

155

195

227

255

279

310

请你根据表中实验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的UI图线。

（3）由图象得出该灯泡的额定电压应为______V；这一结果大于1.22V，其原因是_______________________________________________________________________。

【参考答案】

（1）见解析图甲　

R1　

（2）见解析图乙（3）2.5（2.4～2.6均可）　小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻（或小灯泡的电阻随温度的升高而变大）

【名师解析】

（1）根据P＝I2R，估算出灯泡的电流大约是600mA，因此电流表应选

；本实验要描绘出灯泡的UI图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻较小，电流表应外接。

原理图如图甲所示。

（2）如图乙所示。

（3）由P＝UI＝0.75W，再结合图象可知U额＝2.5V；小灯泡的额定电压大于1.23V的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻。

8．为了测量一个标有“12V　5W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：

电源：

12V，电阻不计；

电流表：

0～0.6A，0～3A，内阻可忽略；

电压表：

0～3V，0～15V，内阻很大；

滑动变阻器：

阻值范围0～20Ω，允许通过的最大电流为1A；

开关一个，导线若干。

实验时要求加在小灯泡两端的电压可从零调到12V。

（1）将图甲中的实物图连接完整。

（2）某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，通过小灯泡的电流大小为0.40A，则此时加在它两端的电压为________V，此时小灯泡的实际功率为________W。

【参考答案】

（1）见解析图　

（2）6　2.4

9．由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。

某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。

可供选择的实验器材有：

A．待测电阻器Rx（2.5V，1.2W）

B．电流表

（0～0.6A，内阻为1Ω）

C．电压表

（0～3V，内阻未知）

D．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1A）

E．电源（E＝3V，内阻r＝1Ω）

F．定值电阻R0（阻值5Ω）

G．开关一个和导线若干

（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在虚线框内画出实验电路图。

（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：

I/A

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.48

U/V

0.25

0.40

0.60

0.90

1.25

1.85

2.50

3.00

UR/V

其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压。

请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线。

（3）该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是________W。

（结果保留2位小数）

【参考答案】

（1）见解析图甲　

（2）见解析图乙　（3）0.32

【名师解析】

（1）要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。

电路如图甲所示。

（2）电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压UR＝U－Ir，数据如下表。

电阻器的伏安特性曲线如图乙所示。

UR/V

0.10

0.20

0.35

0.60

0.90

1.45

2.05

2.52

（3）由UR＋I（r＋R0）＝E作出UI图象如图乙中直线所示，由此图象与电阻器UI图线的交点可得此时电阻器的电压UR＝0.9V，电流I＝0.35A，电阻器的实际功率为P＝UI≈0.32W。