专题37 描绘小电珠的伏安特性曲线（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测

专题37 描绘小电珠的伏安特性曲线（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测

‎ ‎ 第37讲 描绘小电珠的伏安特性曲线——测 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ ‎1．（9分）现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个元件R0进行测试，实验中可供选择的仪器为：‎ A．电压表V1（0 ~ 3V，内阻30 k） B．电流表A1（0 ~ 0.6A，内阻约1）‎ C．电流表A2（0 ~ 30 mA，内阻约20） D．滑动变阻器R1（1000，1A）‎ E．滑动变阻器R2（100，5A） F．电池（3V，内阻不计）‎ G．开关、导线若干 测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：‎ I / mA ‎0.40‎ ‎2.0‎ ‎4.5‎ ‎8.0‎ ‎12.5‎ ‎18.0‎ ‎25.0‎ U / V ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ ‎（1）实验中电流表应选择______________；滑动变阻器应选择____________（填字母序号）。‎ ‎（2）请在方框 (a)中画出实验电路图。‎ ‎（3）根据表中数据，判断元件R0可能是由____________材料制成的（填“金属”或“半导体”）。‎ ‎（4）请根据表中数据在(b)图中作出I – U图线。‎ ‎（5）把元件R0接入如图(c)所示的电路中，电源（3V，内阻不计），闭合开关后，电流表读数为20.0 mA，则此时定值电阻R的电功率__________W。（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1)C；E(2) （3）半导体 （4）‎ ‎（5）0.0080 W～0.012W ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（3）随着电流增大，即元件R0的发热功率越大，对应电压与电流的比值越小，即电阻值越小，所以元件R0可能是由上述半导体材料制成的。‎ ‎（4）采用描点法可得出对应的图象如图所示：‎ ‎（5）由表中数据可知，当电流为20mA时，U0=2.6V定值电阻两端的电压为：UR=U-U0=3-2.6=0.4V，定值电阻消耗的功率为：P=URI=0.4×20×10-3=0.0080W。‎ ‎2．（9分）某研究小组想用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。‎ A．电压表V1 (量程6V、内阻约5000Ω)‎ B．电压表V2 (量程3V、内阻约3000Ω)‎ C．电流表A (量程3A、内阻约0.5Ω)‎ D．滑动变阻器R(最大阻值10Ω、额定电流4A)‎ E.小灯泡(2A、5W)‎ F.电池组(电动势E、内阻r)‎ G.开关一只，导线若干 实验电路如甲图所示时，调节滑动变阻器的阻值，经多次测量，得到多组对应的电流表、电压表示数，并在U-I坐标系中描绘出两条图线，如乙图所示，则 ‎(1)电池组的电动势E=_______V，内阻r=_______.(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)在U-I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为______Ω.‎ ‎(3)将三个这样的灯泡并联后再接到该电上，则每个灯泡的实际功率为________W.‎ ‎【答案】 4.5; ; ; 1.2;‎ ‎，（3）设流过每个灯泡的电流为I，三个灯泡并联接在电源上，在闭合电路中，路端电压：，即，在图乙所示坐标系中作出图象如图所示：‎ 由图示图象可知，灯泡两端电压为1V，流过灯泡的电流为1.2A，灯泡实际功：。‎ ‎【点睛】电源的U-I图象与纵轴的交点示数是电源的电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻．由图象求出两图线的交点对应的电压与电流，然后根据闭合电路中内外电压的关系及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；由图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡实际功率．‎ ‎3．（9分）某同学想要描绘标有“2.5V，0.3A”字样的小灯泡L 的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到额定值，且尽量减小实验误差，可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：‎ A． 电压表V，量程0~3V，内阻约5kΩ B． 电流表A1，量程0~300mA，内阻约0.25Ω C． 电流表A2，量程0~100mA，内阻约5Ω D．滑动变阻器R1，最大阻值10Ω，额定电流2.0A E. 滑动变阻器R2，最大阻值100Ω，额定电流1.0A F. 直流电源E，电动势约3V，内阻2Ω ‎①上述器材中，电流表应选__________，滑动变阻器应选___________（填写所选器材前的字母代号）。‎ ‎②请将虚线框内图1所示的实验电路图补画完整，并在图2中进行实物连线。‎ ‎③如图3是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线可以得出小灯泡灯丝的电阻率随温度变化的特点是___________________。‎ ‎④在实验中，当小灯泡两端加2.5V的电压时，此时小灯泡的电阻为__________Ω（保留两位有效数字）。‎ ‎⑤在滑动变阻器滑动过程中，若用P、I、U、R分别表示小灯泡的功率、通过的电流、两端的电压和电阻，则下列图像可能正确的是_________‎ ‎【答案】 ①B D ‎②（如图所示） ③随着温度的升高，小灯泡灯丝的电阻率增大 ④8.3 ⑤AC ‎【解析】①小灯泡额定电流为0.3A，故电流表选A1。根据题意，要求小灯泡两端电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，应选用总阻值较小的R1；‎ ‎②滑动变阻器采用分压式接法，同时灯泡的电阻较小，为了减小误差，故只能采用电流表外接法，如图所示：‎ ‎【点睛】①首先要明白实验原理，根据给定的仪表进行选择；①然后要判断实验电路的接法，知道本实验是采用电流表外接法，和滑动变阻器的分压式解法，连接电路并绘制电路图；③根据图象切线斜率的物理意义，可以判断电阻率的变化；④伏安特性曲线中的U和I一一对应，可以求出任一电压对应下的电阻值；‎ ‎4．（9分）发光二极管是很多用电器的指示灯的电子元件，在电路中的符号：‎ 只有电流从标有“＋”号的端流入，从标有“一”号的一端流出时，它才能发光，这时可将它视为一个纯电阻。现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示。‎ ‎①己知该型号的发光二极管的正常工作电压为。若用电动势为，内阻可以忽略不计的直流电源供电，为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间串联一只阻值为_____的定值电阻。‎ ‎②已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为，请用实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致。可选用的器材有：‎ 待测发光二极管 直流电源E（电动势，内阻可以忽略不计）‎ 滑动变阻器R（最大阻值为）‎ 电压表（量程，内阻约）‎ 电压表（量程，内阻约）‎ 电流表（量程，内阻约）‎ 电流表（量程，内阻约）‎ 电键S、导线若干 为准确、方便地进行检测，电压表应选用_____电流表应选用_____。（填字母符号）‎ ‎③画出利用②中器材设计的实验电路图_____________。‎ ‎【答案】 V2 A2 如图所示：‎ ‎5．（9分）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(2.5 V，1.2 W)‎ B．电流表A(0～0.6 A，内阻为1 Ω)‎ C．电压表V(0～3 V，内阻未知)‎ D．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1 A)‎ E．电源(E=3 V，内阻r=1 Ω)‎ F．定值电阻R0(阻值5 Ω)‎ 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，请在方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 ‎___‎ ‎0.20‎ ‎0.35‎ ‎___‎ ‎0.90‎ ‎1.45‎ ‎2.05‎ ‎___‎ 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。请通过计算先补全表格中的空格，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)‎ ‎【答案】 0.10 0.60 2.52 0.32‎ ‎【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，该同学采用电流表内接法，电路如图实甲所示．‎ ‎（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．‎ UR/V ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.35‎ ‎0.60‎ ‎0.90‎ ‎1.45‎ ‎2.05‎ ‎2.52‎ 点睛：本题考查了实验电路的设计，设计实验电路是实验常考问题，设计实验电路的关键是根据题目要求确定滑动变阻器采用分压接法还是采用限流接法，掌握图象法求解电阻器的实际功率．‎ ‎6．（9分）在“描绘标有‘9 V，5 W’小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求尽可能准确的描绘图像，实验室提供了下列器材 ‎①电流表（量程100 mA，内阻约为1 Ω）‎ ‎②电流表（量程0.6 A，内阻约为0.3 Ω）‎ ‎③电压表（量程3.0 V，内阻约为3 kΩ）‎ ‎④电压表（量程15.0 V，内阻约为10 kΩ）‎ ‎⑤滑动变阻器（最大阻值为5 Ω）‎ ‎⑥滑动变阻器（最大阻值为500 Ω）‎ ‎⑦电源（电动势5 V，内阻忽略）‎ ‎⑧电源（电动势15 V，内阻忽略）‎ ‎⑨电键、导线若干 ‎（1）为了提高测量准确度和有效性，应选择的器材为下列的哪组（______）‎ A．②④⑤⑧⑨ B．①③⑥⑦⑨ C．②④⑥⑧⑨‎ ‎（2）下列给出的测量电路图（甲）中，最合理的是（______）‎ A． B． C． D．‎ ‎（3）某同学已连接好的电路如图乙，其中的不当之处有（______）‎ A．安培表采用了外接法 B．滑动变阻器采用了分压接法 C．电键闭合 D．滑动变阻器滑片位置在中间 ‎（4）某同学用正确的方法分别测得两只灯泡和的伏安特性曲线如图丙中Ⅰ和Ⅱ所示。然后又将灯泡、分别与电池组连成如图丁所示电路。测得通过和的电流分别为0.30 A和0.60 A，则电池组的电动势为____V，内阻为___ Ω（保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】 A B CD 12 9.3‎ ‎【点睛】电学实验中要注意仪表的选择方法、实物图的连接、电路的接法等，要多练习从而找出相应的规律； 明确分压接法使用的条件，并能根据电流表及电压表的内阻确定电流表的内外接法；测小灯泡的伏安特性曲线采用的均为分压外接法．‎ ‎7．（9分）在描绘标有“4V，2W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：‎ 电流表A1：量程3.0A，内阻约为0.1Ω；‎ 电流表A2：量程0.6A，内阻约为0.2Ω；‎ 电压表V：量程1.0V，内阻RV=3.0kΩ；‎ 定值电阻R0：阻值12Ω；‎ 定值电阻R1：阻值2.0kΩ；‎ 定值电阻R2：阻值12.0kΩ 滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω，；‎ 学生电源E：电动势6.0V，内阻不计；‎ 开关S及导线若干．‎ ‎（1）在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号______________；‎ ‎（2）小明同学按照（1）中设计的电路进行实验，检查实验电路连接是否正确，然后闭合开关，左右调节滑动变阻器滑片，发电电流表和电压表指针始终不发生偏转，在不断开电路的情况下，为检查电路故障，使用多用电表________________（选填“欧姆×10”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）档，将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表“﹢”、“﹣”连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是________________________。‎ ‎（3）该同学排除故障后进行实验，调节滑动变阻器，得到电压表的读数U和电流表读数I，并在坐标纸上画出I-U图线如图所示，现用电源E串联定值电阻R0对该小灯泡供电，则该小灯泡消耗的功率为________W（结果保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】 （1）如图所示 （2）直流电压10V； 电流表断路； （3）0.48W（0.46W~0.50W）‎ ‎【解析】（1）电流表选择A2；所给的电压表的量程过小，可用其与定值电阻R2=12.0kΩ的电阻串联，‎ 相当于一个量程为5V的电压表；小灯泡的内阻 ，电压表（包括R2）的电阻远大于Rx，可采用安培表外接；滑动变阻器用分压式，则电路如图；‎ 函数关系画在灯泡的U-I线上如图；‎ 由图可知两图像的交点：I=0.40A；U灯=0.23V，则P=IU灯=0.46W 点睛：通过本题应明确：①根据待测电阻的额定电流和额定电压来选择电流表与电压表的量程；②当电路要求电流从零调时，变阻器应采用分压式接法，应选择全电阻小的变阻器以方便调节；③最后一问中必须要明确电压表读数与灯泡两端电压的关系；‎ ‎8．（9分）要测绘一个标有“6V 2.5W”小灯泡的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：‎ A．直流电源（6V，内阻未知）‎ B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω）‎ C．电流表A（0﹣0.6A，内阻未知）‎ D．滑动变阻器R（0﹣20Ω，5A）‎ E．滑动变阻器R´（0﹣200Ω，1A）‎ F．定值电阻R0（阻值1990Ω）‎ G．开关与导线若干 ‎（1）由于所给实验器材缺少电压表，某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端电压，再用电流表A测出通过小灯泡的电流，从而画出小灯泡的伏安特性曲线．该方案实际上不可行，其最主要的原因是___________________________________；‎ ‎（2）为完成本实验，滑动变阻器应选择______________（填器材前的序号）；‎ ‎（3）请完成本实验的实物电路图（图1）的连线______________．‎ ‎（4）如图2所示为该种灯泡的U﹣I图象，现将两个这种小灯泡L1、L2与一个阻值为5Ω的定值电阻R连成如图3所示电路，电源的电动势为E=6V，电键S闭合后，小灯泡L1与定值电阻R的电动势均为P，则P=_______W，电源的内阻r=_______Ω．‎ ‎【答案】 电流表G分压较小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大 D 2.0 2.5‎ ‎【解析】（1）电流表G测量电压范围太小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大；‎ ‎（2）本实验只能采用分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的D；‎ ‎（3）由于满足灯泡电阻更接近电流表内阻，所以电流表应用外接法，由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量，所以变阻器应采用分压式，如图所示：‎ ‎【点评】本题考查了连接实物电路图、实验器材的选择、求功率；第（4）小题是本题的难点，分析清楚电路结构、根据电路结构及串联电路特点求出灯泡两端电压，由图象求出通过灯泡的电流是正确解题的关键．‎ ‎9．（9分）为了测绘标有“2.5V、0.3A”小电珠的伏安特性曲线，并要求小电珠的电压从零逐渐调到2.5V。除小电珠外，实验室还提供了以下器材：‎ A．电压表V（量程3V，内阻约为3KΩ；量程15V，内阻约为15KΩ）‎ B．电流表A（量程0.6A，内阻为0.9Ω；量程3A，内阻为0.2Ω）‎ C．滑动变阻器R(阻值0~20Ω，额定电流1.0A）‎ D．电源（两节新的干电池）‎ E.开关S、导线若干。‎ ‎（1)请将下列实物电路图中的器材连接成符合实验要求的电路 _____________ ；‎ ‎（2）实验得出的I-U图像如上右图所示，由该I-U图像可知，小电珠灯丝的电阻率随电压的升高而______________。（选填：“增大”、“不变”、“减小”）‎ ‎【答案】 见解析； 增大；‎ ‎(2) 由I—U图像可知，小电珠的电阻随电压的升高而增大，由公式R=ρ可知小电珠的电阻率随电压的升高而增大。‎ 点晴：解决本题的关键知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，知道电流表内外接的区别，以及知道误差的来源。‎ ‎10．（9分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，此外还有以下器材可供选择：‎ A．直流电源3V（内阻不计）‎ B．直流电流表0~300mA（内阻约为5Ω）‎ C．直流电流表0~3A（内阻约为0.1Ω）‎ D．直流电压表0~3V（内阻约为30kΩ）‎ E．滑动变阻器100Ω，0.5A F．滑动变阻器10Ω，2A G．导线和开关 ‎（1）实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用________；（须填写仪器前的字母）‎ ‎（2）在图甲的虚线框中画出正确的实验电路图__________（虚线框中已将部分电路画出，请补齐电路的其他部分）；‎ ‎（3）根据实验数据，画出的小灯泡I-U图线如图乙所示。由此可知，当电压为0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是________Ω； 若用电动势为2.0V，内阻为10Ω的电池直接给该小灯泡供电，则小灯泡耗电功率为 ‎________W. (本小题两空均保留2位有效数字)‎ ‎【答案】 B F 如图 ‎5.0 0.094‎ ‎(3)由曲线知，当电压为0.5V时，小灯泡的电流为0.1A，根据欧姆定律得此时电阻为5欧姆；用电动势为2.0V，内阻为10Ω的电池直接给该小灯泡供电，根据闭合电路欧姆定律则有，然后作出I-U图像 图像中交点，小灯泡耗电功率为 ‎11．（10分）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中：已知，所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零。‎ ‎（1）在图甲中用笔画线将缺少的两条导线连上；‎ ‎（2）某同学绘出电源及小电珠的U﹣I图线，如图乙所示。小电珠的电阻随温度的上升而_____（填“增大”或“减小”）；‎ ‎（3）将与（2）中相同的两个小电珠并联后接到（2）中电源上，每一只小电珠的实际电功率是_____W。（保留一位有小数）‎ ‎【答案】 增大 1.0‎ ‎（2）灯泡温度升高，灯泡电压与电流的比值增大，即灯泡电阻增大；（3）由图象可知的，电流为1.0A时灯泡两端电压，则每一只小电珠的实际电功率是.‎ ‎12．（10分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“2V 0.6W”的小灯泡、导线和开关外，还有。‎ A．电源(电动势约为3V，内阻可不计)‎ B．电流表(量程0～3A，内阻约为(0.1Ω)‎ C 电流表量程0～300mA，内阻约为2Ω)‎ D．电压表量程0～15V，内阻约为20kΩ)‎ E.电压表量程0～2.5V，内阻约为5kΩ)‎ F.滑动变阻器(最大阻值5Ω，允许通过的最大电流为2A)‎ G.滑动变阻器最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0. 5A)‎ 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据.‎ ‎（1）实验中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______；(均用序号字母表示)‎ ‎（2）请在图甲所示的虚线框内补画出满足实验要求的电路图：_________________ 。‎ ‎（3）图乙为通过实验描绘小灯泡的U-I图象，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在内阻为1Ω、电动势为3V的电源两端，如图丙所示，则通过每盏小灯泡的电流强度约为________A．此时每盏小灯泡的电功率约为_______W.‎ ‎【答案】 （1）C；. E； F （2）如图所示；‎ ‎（3）0.2； 0.2‎ ‎(3)将定值电阻等效电源内阻，E=U+2I(R+r),U=E-2(R+r)I,作出等效电源的伏安特性曲线如图所示；与灯泡的伏安特性曲线的交点为灯泡的工作点，由图可知，此时灯泡的电压为1.0V；电流为0.2A；‎ 则灯泡的功率P=UI=1.0×0.2W=0.2W；‎ 点睛：根据灯泡的额定电压、电流选择电压表和电流表；由于要求电压从零开始变化，故采用分压接法；‎ ‎ ‎