描绘小灯泡的伏安特性曲线2.docx

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描绘小灯泡的伏安特性曲线2

描绘小灯泡的伏安特性曲线

例1在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6V,3W”,其他供选择的器材有:

电流表A1（量程3A,内阻0.2Ω）

电流表A2（量程0.6A,内阻1Ω）

电压表V1（量程6V,内阻20kΩ）

变阻器R1（0～1000Ω,0.5A）

变阻器R2（0～20Ω,2A）

学生电源E（6V）

开关S及导线若干

（1）实验中要求电压表在0～6V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选,变阻器应选.

（2）在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.

（3）以下是该实验的操作步骤

A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数（U、I）,移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组（U、I）值,共测出12组数据

B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路

C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置

D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线

以上各步骤中存在的错误或不妥之处:

将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来.

（4）小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是.

答案

（1）A2R2

（2）外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.

（3）步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置BCAD

（4）随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加

【例2】一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了如下实验数据:

请你完成下列工作:

（1）在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.

（2）实验过程中用到了下列器材:

直流电源、滑动变阻器（最大值为30Ω）、电压表（量程15V,内阻约为104Ω）、电流表（量程0.6A,内阻约为0.01Ω）,开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.

（3）某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:

如果灯泡两端的电压增大20V,那么灯泡中通过的电流一定不会大于0.392A,你认为他的推论是否正确?

（4）如果把该灯泡接到电动势为6V,内阻为10Ω（内阻恒定）的电源两端,实际消耗的功率是多少?

答案

（1）、

（2）略（3）正确（4）0.738W

【例3】发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用

时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.

（1）在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.（实验中所用电压表的内阻RV约为10kΩ,电流表的内阻RmA约为100Ω）.

（2）在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的I-U图象.

（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成的.根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处于最佳状态?

答案

（1）由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100Ω～500Ω之间,与

r=1000Ω比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须从0开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图（a）所示.

（2）将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的I-U图线,如上图（b）中的曲线所示.

（3）83.3Ω

1.（2008·上海·18）某同学利用图1所示的电路研究灯泡L1（6V,1.5W）、L2（6V,10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定）,图2为实物图.

图1图2

（1）他分别将L1、L2接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6V时,发现灯泡均能正常发光.在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整.

（2）接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是.

（3）现有如下器材:

电源E（6V,内阻不计）,灯泡L1（6V,1.5W）、L2（6V,10W）、L3（6V,10W）,单刀双掷开关S,在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路:

当单刀双掷开关S与1相接时,信号灯L1亮,右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮;当单刀双掷开关S与2相接时,信号灯L1亮,左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮.

答案

（1）如下图所示

（2）L1电阻（24Ω）比L2电阻（3.6Ω）大得多,所以L2两端分得的电压只有约0.8V与L2的灯泡的额定电压（6V）差别太大,故L2实际功率太小,故L2不能发光.

（3）如下图所示,当S与1接时,L1与L3串联后与L2并联,由于L1电阻远大于L3电阻,故L3分得的电压很小.L3的实际功率太小,L3不亮.满足题设要求.S与2接时,情况与接1时类似.

2.有一个小灯泡标有“6V,0.6W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用:

A.电压表（0～5V,内阻10kΩ）;B.电压表（0～10V,内阻20kΩ）;

C.电流表（0～0.3A,内阻1Ω）;D.电流表（0～0.6A,内阻0.4Ω）;

E.滑动变阻器（30Ω,2A）;F.学生电源（直流9V）,还有开关、导线.

（1）实验中选用电压表应选,电流表应选（用序号字母表示）.

（2）为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.

答案

（1）BC

（2）见右图

3.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:

（1）分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的（填“甲”或“乙”）.

（2）在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）.

（3）如右图所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电

动势为3V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流

约为A.

答案

（1）甲

（2）见右图变大

（3）0.125

4.（2009·绥化模拟）某同学用图所示电路,测绘标有“3.8V,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R

随电压U变化的图象.

（1）除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:

电流表:

A1（量程100mA,内阻约2Ω）;A2（量程0.6A,内阻约0.3Ω）.

电压表:

V1（量程5V,内阻约5kΩ）;V2（量程15V,内阻约15kΩ）.

滑动变阻器:

R1（阻值范围0～10Ω）;R2（阻值范围0～2kΩ）.

电源:

E1（电动势为1.5V,内阻约为0.2Ω）;E2（电动势为4V,内阻约为0.04Ω）.

为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表,电压表,滑动变阻器,电源.（填器材的符号）

（2）根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为Ω;当所加电压为3.00V时,灯丝电阻为Ω,灯泡实际消耗的电功率为W.

（3）根据R—U图象,可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的（）

答案

（1）A2V1R1E2

（2）1.511.50.78（3）A

实验10:

测定电源的电动势和内阻

【例1】在做测量干电池的电动势和内阻实验中,备有下列器材可以选用:

A.干电池一节（电动势约1.5V）

B.直流电流表（量程为0～0.6A～3A,0.6A挡内阻为0.10Ω,3A挡内阻为0.02Ω）

C.直流电压表（量程为0～3V～15V,3V挡内阻为5kΩ,15V挡内阻为25kΩ）

D.滑动变阻器（阻值范围为0～15Ω,允许最大电流为1A）

E.滑动变阻器（阻值范围为0～1000Ω,允许最大电流为0.5A）

F.开关

G.导线若干

H.电池夹

（1）为使系统误差较小,选择合适的实验器材,并作出实验电路.

（2）根据实验记录画出的U—I图象（如下图所示）,可求出待测电池的内阻r为Ω.

答案

（1）ABCDFGH为了减小误差，电路图应如右图所示

（2）1.0

【例2】为测定电池电动势和内阻,除待测电池、开关、若干导线外,选用下列哪组仪器能够完成实验目的（）

A.一直流电流表,一电阻箱B.一直流电压表,一电阻箱

C.一直流电流表,一直流电压表D.一直流电流表,一滑动变阻器

答案AB

【例3】有两只电压表A和B,量程已知,内阻不知.另有一干电池,它的内阻不能忽略,但大小未知.只有这两只电压

表、开关和一些连接导线,要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过电压表的量程）.

（1）画出测量时所用的电路图.

（2）以测量的量为已知量,导出计算电动势的表达式.

答案

（1）见右图

（2）E=

【例4】现有一个量程为1mA，内阻Rg为100Ω的电流表A，两个定值电阻R1=3Ω，R2=5.9kΩ，开关S一个，导线若干.请用上述器材测量一个电源的电动势E（约5V）和内电阻r（约1Ω）.

（1）要求在方框中画出实验电路图，并把仪器或元件的符号标在相应的仪器或元件旁.

（2）若电流表在开关S断开和闭合时读数分别为I1、I2，写出待测电动势及电源内阻的表达式，E=，r=.

答案

（1）实验电路如图所示.

（2）E=I1（R2+Rg）;r=

1.给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻.

（1）在下图所示的虚线框内画出电路图.

（2）实验过程中,将电阻箱拨到45Ω时,电压表读数为0.90V;若将电阻箱拨到如下图甲所示的Ω时,电压表

的读数如图乙所示,是V.

（3）根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=V,内阻r=Ω.

答案

（1）见右图

（2）1101.10

（3）1.3020

2.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V,r约为1.5Ω）.

器材:

量程3V的理想电压表,量程0.5A的电流表（具有一定内阻）,固定电阻R=4Ω,滑动变阻器R′,开关S,导线若干.

（1）画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.

（2）实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则可以求出E=,

r=.（用I1、I2、U1、U2及R表示）

答案

（1）见右图

（2）

3.如图所示的电路可用于测量电池E和内阻r.电池的电动势未知.图中A是电流表,其内阻

并不是很小,V为电压表,其内阻亦不是很大,R是一限流电阻,阻值未知,3个电键S1、S2、S3

都处于断开状态.

（1）写出测量电池内阻的实验步骤,用适当的符号表示该步骤中应测量的物理量:

.

（2）用所测得的物理量表示电池内阻的表达式为r=.

答案

（1）实验步骤及应测的物理量为:

a.闭合S1,S3打向1,测得电压表的读数为U0,电流表的读数为I0.设Rg为电压表的内阻,则有Rg=

①

b.闭合S1,S3打向2,测得电压表的读数为U1,以E表示电池的电动势,I1表示通过电池的电流,则有

E=I1r+U1②

U1=I1Rg③

由①②③式得E=

c.闭合S1、S2,S3打向2,测得电压表的读数U2,电流表的读数I2

设通过电池的电流为I,则有E=Ir+U2

设通过电压表的电流为I2′,则有

I=I2′+I2,U2=I2′Rg

（2）r=

4.某同学设计了一个如图所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:

待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A,内阻小于1Ω）、电阻箱（0～99.99Ω）、

滑动变阻器（0～10Ω）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池

的内阻较小,电流表的内阻不能忽略.

（1）该同学按图连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻约为0.20Ω.试分析该测量产生误差的原因是.

（2）简要写出利用图实所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:

①;

②.

（3）下图是由实验数据绘出的

—R图象,由此求出待测干电池组的电动势E=V、内阻r=Ω.

（计算结果保留三位有效数字）

答案

（1）测电流表内阻时用的是半偏法,所以并联电阻箱后电路总阻值减小,从而造成总电流增大,测量值偏小.

（2）①断开开关K,将电阻箱R调到最大,将开关S接D;

②调节电阻箱阻值R,使电流表有足够偏转,改变R值,记录几组R和电流I的数据.

（3）2.84（2.76～2.96）2.36

实验11:

练习使用多用电表

【例1】某同学用以下器材连接成图1所示的电路,原微安表盘如图2所示,他又在此基础上成功地改装了一个简易的“R×1kΩ”的欧姆表,使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意.所供器材如下:

图1图2

A.Ig=100μA的微安表一个B.电动势E=1.5V,电阻可忽略不计的电池

C.阻值调至14kΩ电阻箱R一个D.红、黑测试表棒和导线若干

（1）原微安表的内阻Rg=.

（2）在图1电路的基础上,不换微安表和电池,图2的刻度也不改变,仅增加1个元件,就能改装成“R×1kΩ”的欧姆表.要增加的元件是（填器件名称）,规格为（保留两位有效数字）.

（3）画出改装成“R×1kΩ”的欧姆表后的电路图.

答案

（1）1kΩ

（2）可变电阻15Ω

（3）如右图所示

【例2】多用电表表头的示意图如下.

（1）当指针位置如图中灰三角箭头所示,则测量的是,测量结果为.

（2）当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是,测量结果为.

（3）当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是,测量结果为.

（4）当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:

（Ⅰ）;（Ⅱ）;（Ⅲ）;（Ⅳ）.测量结束后应将选择开关拨到或者.

（5）无论用多用电表进行何种（直流）测量,电流都应该从表笔经插孔流入电表.

答案

（1）电流3.2mA

（2）电压16.0V（3）电阻3.4×103Ω

（4）将选择开关置于“×1kΩ”挡位重新调零

将红、黑表笔分别接被测电阻的两根引线从表盘读数乘以倍率OFF挡交流电压最高挡

（5）红正

【例3】数字式万用表如下图（a）,是近些年来发展起来的高科技数码产品,是传统的机械指针式仪表的更新换代产品,数字表有很多独特的优点,具体表现在:

测量精度高,以型号为“DF930”普通数字表为例,直流电压和直流电流挡的测量精度为±0.05%,欧姆挡精度为

±0.08%,而常用指针式电压表电流表精度只有±2.5%,欧姆挡的精度更低.数字表内阻非常理想,数字表“DF930”的电压挡所有量程内阻高达10MΩ,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧,内阻高出了2～3个数量级.今有一块数字万用表“DF930”、一只滑动变阻器（0～30Ω）、两只开关、导线若干.

利用这些器材,尽量采用简单的方法,测量一节干电池的电动势和内阻,要求分两步测量,首先测量电动势,待电动势测得之后再测其内阻.

（1）连接万用表.在上图（b）中电路中的各个元器件已经连接妥当,数字万用表的一个表笔也已经跟电路相连,请将另一只表笔正确的接入电路.

（2）操作步骤:

①将万用表选择开关置于挡,选择合适的量程,断开开关,闭合开关,记录表的示数,反复测量多次,示数的平均值记为X.

②将万用表选择开关置于挡,选择合适的量程,断开开关,闭合开关,记录表的示数,设它为Y,紧接着进行下面的操作:

将万用表选择开关置于挡,选择合适的量程,将开关S1与S2都闭合,记录表的示数,设它为Z,把Y和对应的Z作为一组数据记录下来,反复测量多次得到多组数据.

③即为干电池的电动势.（填“X”、“Y”或“Z”）

④内阻的表达式r=（用X、Y、Z表示）,将步骤②测得的多组数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池内阻的值.

答案本例为一道信息实验题,实验目的即要测量电池的电动势和内阻.很容易把人引到我们熟知的教材的万用表实验和测量电池的电动势和内阻实验上去.实际上只要仔细审题,从长长的题干中,挖掘出两个关键信息:

此万用表“测量精度高”、“内阻非常理想”.其意为此万用表作为电压表、电流表、欧姆表使用时,均可看作理想表.那么,将其接到电池两端即可测量电池的电动势,将其接到电阻两端即可测量电阻.问题也就迎刃而解了.

根据闭合电路欧姆定律:

I=

把万用表接到电池两端即可测量电池的电动势E（X）,故

（1）的答案为:

将另一只表笔接到b或c.

（2）中①的答案依次为:

电压;S1;S2;再测出外电阻R（Y）,电路电流I

代入公式即可求得内阻r.

故②的答案依次为:

欧姆;S2;S=;电压.

③的答案为:

X.

④的答案为:

.

1.关于多用电表面板上的刻度线,下列说法中正确的是（）

A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一刻度线

B.电阻刻度线是不均匀的

C.交流电压刻度线是均匀的

D.电阻刻度线上的零刻线与直流电流刻度线上的最大刻度相对应

答案ABD

2.（2009·丰台质检）把一只电阻和晶体二极管串联后放在密封的盒内,三个端点分别与露在盒外的A、B、C三个接线柱相连,用多用电表欧姆挡测量的结果如下表所示,由此可知盒内元件的连接方式是（）

A.A、C间接电阻B.A、B间是二极管

C.B、C间是二极管,C为正极,B为负极D.B、C间是二极管,B为正极,C为负极

答案AC

3.用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值,根据图所示的表盘,被测电阻阻值为

Ω.若将该表选择旋钮置于1mA挡测电流,表盘仍如图所示,则被测电流为mA.

答案2200.40

4.“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件.为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:

第一步:

用电压挡,对任意两接线柱正、反向测量,指针均不发生偏转;

第二步:

用电阻“×100Ω”挡,对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图1所示.

图1

（1）第一步测量结果表明盒内.

（2）图2示出了图1［1］和图1［2］中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是Ω;图3示出了图1［3］中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是Ω.

图2图3

（3）请在图4的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况.

图4图5

（4）一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图5所示.如果把图实5中e、f两端用导线直接相连,小灯炮可正常发光.欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连,使小灯泡仍可发光.那么,e端应连接到接线柱,f端应连接到接线柱.

答案

（1）不存在电源

（2）1200500

（3）见右图（4）ca

5.如图实所示,盒内可能有干电池、电阻、晶体二极管、电容器等元件,盒外有A、B、C三

个接线柱,用多用电表测量结果如下:

（1）用直流电压挡测量,A、B、C三点间均无电压.

（2）用欧姆挡测量,A、C间正、反接电阻阻值相等.

（3）用欧姆挡测量,黑表笔接A点,红表笔接B点,电阻很小;反接电阻很大.

（4）用欧姆挡测量,黑表笔接C点,红表笔接B点,指针先摆向“0Ω”,再返回指向一确定值,所得阻值比

（2）中测得的略大,反接现象相似,但电阻很大.

试在图中画出盒内电路结构.

答案盒内结构如图

知识整合演练高考

题型1部分电路欧姆定律

【例1】（2008·宁夏·15）一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,

R3=40Ω.另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计.则（）

A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40Ω

B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40Ω

C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80V

D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V

答案AC

题型2电路动态分析

【例2】（2008·广东·7）电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻

器R连接成如图中所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确

的是（）

A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小

C.电压表读数增大,电流表读数减小D.电压表读数减小,电流表读数增大

答案A

题型3电功率问题

【例3】（2007·重庆·15）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗.如图所示,在打开车灯的

情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A.若电源

电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低

了（）

A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8W

答案B

题型4实验拓展题

【例4】（2007·上海·16）某同学设计了如图（a）所示电路研究电源输出功率变化情况.电源E电动势、内阻恒定,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻,A、V为理想电表.

（1）若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小,则R1和R2必须满足的关系是.

（2）若R1=6Ω,R2=12Ω,电源内阻r=6Ω,当滑动片P由a滑至b时,电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图（b）所示,则R3的阻值应该选择（）

A.2ΩB.4ΩC.6ΩD.8Ω

答案

（1）R1≤R2

（2）B

1.（2007·宁夏·19）在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均

为定值电阻,R2为滑动变阻器.当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、

A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变

化情况是（）

A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小

C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,