高三物理电学实验描绘伏安特性曲线专题.docx

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高三物理电学实验描绘伏安特性曲线专题

高三物理电学实验——描绘伏安特性曲线专题命题人：

潘五洲

1.某同学为描绘某元件的伏安特性曲线，在实验室中做了以下实验：

①用多用电表欧姆档粗略测量该元件的电阻，选用×10档，测量结果如图所示，则测得的电阻为Ω；

②实验室中有如下器材：

A．电流表A1（量程0.6A，内阻约0.6Ω）

B．电流表A2（量程30mA，内阻约2Ω）

C．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）

D．滑动变阻器R1（10Ω，0.3A）

E．滑动变阻器R2（1000Ω，0.1A）

F．电源E（电动势3V，内阻约0.1Ω）

G．开关S及导线若干

请同学们选择合适的仪器，在虚线框内画出实验电路图，要求闭合开关前滑动变阻器放置在合适位置；

③如图中Ⅰ，Ⅱ图线，一条为元件真实的U—I图线，另一条是本次实验中测得的U—I图线，其中是本次实验中测得的图线．

2.某探究小组要描绘一个标有“4V,1W”的小灯泡的R－U曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A．电压表V（量程5V，内阻约为5kΩ）

B．直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）

C．电流表A1（量程150mA，内阻约为2Ω）

D．电流表A2（量程300mA，内阻约为1Ω）

E．滑动变阻器R1（阻值0～10Ω）

F．滑动变阻器R2（阻值0～200Ω）

（1）实验中要求小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小且方便调节，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________（填写仪器符号）．请在虚线框中画出该实验的电路图．

（2）根据实验数据，计算并描绘出了R—U图象，如图所示．由图象可知，当所加电压为3.0V时，小灯泡实际消耗的电功率为________W（计算结果保留两位有效数字）．

（3）小灯泡的P－U图象及I－U图象如图甲，乙所示．则小灯泡的电功率P随电压U变化的曲线是________；小灯泡的伏安特性曲线是________．（填“a”，“b”，“c”，“d”）

3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：

A．直流电源3V（内阻可不计）

B．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）

C．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）

D．滑动变阻器（10Ω，1A）

E．滑动变阻器（1kΩ，300mA）

F．开关，导线若干

（1）本实验中滑动变阻器选用________．（填“D”或“E”）

（2）某同学用导线a，b，c，d，e，f，g和h连接的电路如图所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是________；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是________；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表，电流表示数不能调为零，则断路的导线是________．

（3）下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图10所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线.

④如图所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为________W（结果保留两位有效数字）．

4.要测绘一个标有“3V0.6W”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。

（l）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。

现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联，接在电动势为1.5V，内阻为1Ω的电源两端，如图所示。

每个小灯泡消耗的功率是______W。

5.要描绘一个标有“3V，0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，已选用的器材有：

电源（电动势为4.5V，内阻约1Ω）

电流表（量程为0～300mA，内阻约5Ω）

电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）

滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）

开关一个和导线若干．

（1）为便于实验操作，并确保实验有尽可能高的精度，则实验的电路图应选用下图中的________（填字母代号）．

（2）图6是实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在

（1）问中所选的电路图补充完成图中实物间的连线（用笔画线代替导线）．

（3）测量结束后，先把滑动变阻器滑片移到________（填“左端”或“右端”），然后断开开关，接着拆除导线，整理好器材．

（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图7所示．由图象可知小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________（填“不变”，“增大”或“减小”）．

答案解析

1.【答案】①130

②如图

③Ⅰ

【解析】略

2.【答案】

（1）A2　R1　

（2）0.75　（3）b　c

【解析】

（1）待测小灯泡为“4V,1W”，故其额定电流I＝

＝0.25A＝250mA，故电流表只能选择A2；要描绘小灯泡RL的R－U曲线，电压要从0开始连续可调，故滑动变阻器采用分压式接法，为方便实验操作滑动变阻器应选R1.灯泡正常发光时的电阻R＝

＝

Ω＝16Ω，电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为1Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法；描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示．

（2）当电压为3V时，由题图可知小灯泡的电阻为12Ω，故此时小灯泡消耗的实际功率P＝

＝

W≈0.75W.

（3）灯泡电功率P＝

，由于灯泡电阻随温度的升高而增大，由小灯泡的R－U图象可知，U变大，I变大，而P＝IU，因此P－U图象的斜率应随电压的增大而增大，故b正确；由小灯泡的R－U图象可知随电压的增大灯泡的电阻增大，故

逐渐减小，故I－U图象的斜率随电压的增大而减小，故c正确．

3.【答案】

（1）D　

（2）d　h　g　（3）

　（4）0.30

【解析】

（1）因描绘小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选择D.

（2）电压表有示数，说明通过电压表的电路为通路，而小灯泡不亮，通过与电压表并联的小灯泡的电路为断路，所以导线d断开；若电压表示数为零，而电流表有示数，说明电路接通，电压表没有接入电路，所以h断开；若电压表，电流表示数不能调为零，是因为滑动变阻器是限流式接法，故是g断开．

（3）描点画图，如图所示．

（4）设灯泡的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：

U0＝U＋2IR0，所以U＝－2R0I＋U0，代入数据U＝－10I＋4，在灯泡的伏安特性曲线坐标图上画出该直线，其交点（U，I）对应的电压电流值即为灯泡的实际电压，电流值，可得灯泡消耗的实际功率P＝UI＝0.30W.

4.【答案】①A②B③0.09W

【解析】

（1）电路采用分压式，所以滑动变阻器选电阻小的，即选A。

（2）小灯泡伏安特性曲线这一实验采用外接分压式电路，故选B。

（3）把定值电阻看做是电源内阻的一部分，形成新的电路图，灯泡两端的电压就是电路的外电压，画出外电压随电流变化的图像，如上右图，交点是本电路的唯一解，即外电压约为0.85V，总电流约为0.205A，则每个灯泡消耗的功率为0.09W。

5.【答案】

（1）C

（2）如图所示

（3）左端　（4）增大【解析】略