专题37 描绘小电珠的伏安特性曲线（练）-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（练）-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—练 ‎1．小明同学想要描绘标有“4.0V 0.4A”的小灯泡D的伏安特性曲线，老师要求尽量精准的测量，并完整绘制小灯泡的伏安特性曲线，为小明提供的可选用的实验器材除了电源、开关、导线若干外，还有如下器材可供选择：‎ 电压表V1（量程0～5V，内阻等于4kΩ）；‎ 电压表V2（量程0～15V，内阻等于16kΩ）‎ 电流表A1（量程0～250mA，内阻等于10Ω）‎ 电流表A2（量程0～3A，内阻等于0.2Ω）‎ 滑动变阻器R1（0～15Ω，额定电流2A）‎ 滑动变阻器R2（0～15kΩ，额定电流0.5A）‎ 定值电阻R3（阻值等于1Ω）‎ 定值电阻R4（阻值等于10Ω）‎ 定值电阻R5（阻值等于1Ω）‎ ‎（1）小明根据实验要求，他选择电压表_______和滑动变阻器_________才能很好地完成实验（填所给仪器的字母代码）。‎ ‎（2）请帮助小明同学在图所示虚线框中画出实验电路图，并标注相关仪器的符号______。‎ ‎（3）小明同学在你的帮助下描绘出的I-U图像应是下图中的_______，由此可得出结论，小灯泡的电阻随温度的升高而_____________（填“减小”或“增大”）。‎ ‎【答案】 ； ； ； C； 增大；‎ ‎(3)灯泡中的金属丝的电阻率随温度的升高而增大，所以电阻也增大，故C正确。‎ ‎2．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如下的实验电路，已知小灯泡的规格为“12 V， 5 W”。‎ ‎（1）闭合电建前，应将电路图中的滑动变阻器的滑片移到______（填“a”或“b”）端。根据连接好的实物图，调节滑动变阻器，记录多组电压表和电流表的读数，作出的图线如图甲中实线所示，由图线分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）。若某次电流表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为____W（保留两位有效数字）。‎ ‎（2）若图像中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线_____‎ ‎（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）才是其真实的伏安特性曲线。‎ ‎【答案】 （1）a ， 增大，2.4；（2）Ⅱ ‎【解析】‎ ‎3．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，器材如下：‎ A．小灯泡L（3V、1.8W）；‎ B．滑动变阻器R（0－10Ω，额定电流1.5A）；‎ C．电压表V1（量程：0－3V，R V ＝5kΩ）；‎ D．电流表A1（量程：0－0.6A，R A ＝0.5Ω）；‎ E．铅蓄电池、电键各一个，导线若干；‎ 实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压。‎ ‎（1）在实验中，电流表应采用法______（填“内接”或“外接”）；‎ ‎（2）请在图虚线框内按要求设计实验电路图______（部分已画好）‎ ‎（3）某同学实验后作出的I－U图象如图所示，请分析该图象形成的原因是：_________________。‎ ‎【答案】 外电阻变大 ‎【解析】‎ ‎（3）该图象形成的原因是随着电压增高，小灯泡温度升高，电阻值增大．‎ ‎4．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。现对其中一个元件进行测试，实验中可供选择的仪器为：‎ A．电压表V1(0～3V，内阻30kΩ）‎ B．电流表A1(0～0.6A，内阻约1Ω）‎ C．电流表A2(0～030mA，内阻约20Ω）‎ D．滑动变阻器R1(100Ω，1A)‎ E.滑动变阻器R2(10Ω，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：‎ ‎(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；‎ ‎(4)请根据表中数据在(b)图中作出I-U图线_________；‎ ‎(5)把元件接入如图(c)所示的电路中，电源为所提供的器材中的F，闭合开关后，电流表读数为20.0mA，则此时定值电阻R的电功率_____________W。(保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 C E 半导体 0.0080W～0.0100W ‎(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 ‎【点睛】本题考查伏安特性曲线的认识以及电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是学会通过表中的数据解决问题，还要知道串联电路电压的规律．‎ ‎5．为描绘小灯泡L(2.5V 1.0W)的伏安特性曲线，某同学根据如下可供选择的器材设计了如图所示电路（电路还没有完全接好）.‎ A．电流表（量程0.6 A，内阻约l）‎ B．电压表（量程3V，内阻约3k）‎ C．滑动变阻器(200，0.3A)‎ D．滑动变阻器(5，2 A)‎ E．电池组（电动势约3V，内阻未知）‎ F．开关，带夹子的导线若干 G．待测小灯泡 ‎（1）实验中滑动变阻器应选择______（填“C”或“D”），请以笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中________.‎ ‎（2）在该同学连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处：I．______________________ ； Ⅱ．_______________________ .‎ ‎（3）改正上述两个不当之处后，他在测量中发现，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，其原因可能是导线________（填图中导线代号）没有连接好.‎ ‎【答案】 D 连电路时没有断开开关 滑动变阻器的滑片没有移至b端 3‎ ‎（2）由电路图可知，在连接电路时，没有断开开关；滑片没有移到分压电路分压为零的位置即滑片没有置于b端．‎ ‎（3）实验时，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，滑动变阻器被接成了限流接法，由电路图可知，导线③没有接好．‎ ‎1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某实验小组决定测绘标有“3.8V 0.4A”小灯泡的伏安特性曲线。‎ ‎(1)使用多用电表粗测小灯泡的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图所示，读数为_______Ω ‎(2)实验室提供的实验器材有：‎ A．电源E（4 V，内阻约0.4 Ω）‎ B．电压表V（2 V，内阻为2 kΩ）‎ C．电流表A（0.6 A，内阻约0.3 Ω）‎ D．滑动变阻器R（0~10 Ω）‎ E．三个定值电阻（R1=1 kΩ，R2=2 kΩ，R3=5 kΩ）‎ F．开关及导线若干 ‎①小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装。在给定的定值电阻中选用______（选填“R1”、“R2”或“R3”）与电压表______（选填“串联”或“并联”），完成改装。‎ ‎②在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)该实验小组按照正确的电路图和实验操作描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图所示。先将两个相同规格的小灯泡按如图所示电路连接，图中定值电阻阻值为R0=3Ω，电源电动势E=4.5V，内阻r=1.5Ω，此时每个小灯泡消耗的电功率为________W。（结果保留2位有效数字，I表示通过每个小灯泡的电流）‎ ‎【答案】 10 R2 串联 0.74-0.78‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据灯泡电阻与电表内阻关系确定电流表的接法，根据题意确定滑动变阻器的接法，然后作出实验电路图；‎ 在灯泡U-I图象坐标系内作出等效电源的U-I 图象，求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后求出每个灯泡消耗的电功率。‎ ‎【详解】‎ ‎（3）设通过每个灯泡的电流为I，电源电动势为：，‎ 整理得：‎ 即：，‎ 在灯泡U-I图象坐标系内作出：U-I图象如图所示：‎ 由图示图象可知，灯泡两端电压为：‎ 通过灯泡的电流为：，‎ 灯泡实际功率为：。‎ ‎【点睛】‎ 本题要注意灯泡的电阻随温度的变化而变化，故不能直接用欧姆定律求功率，只能在灯泡U-I图象坐标系内作出等效电源的U-I图象，求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后求出每个灯泡消耗的电功率。‎ ‎2．一个小灯泡的额定电压为2.0 V，额定电流约为0.5 A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线．‎ A．电源E：电动势为3.0 V，内阻不计；‎ B．电压表V1：量程为0～3 V，内阻约为1 kΩ C．电压表V2：量程为0～15 V，内阻约为4 kΩ D．电流表A1：量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω；‎ E．电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约为0.6 Ω；‎ F．滑动变阻器R1：最大阻值为10 Ω，额定电流为0.5 A；‎ G．滑动变阻器R2：最大阻值为15 Ω，额定电流为1.0 A；‎ H．滑动变阻器R3：最大阻值为150 Ω，额定电流为1.0 A；‎ I．开关S，导线若干．‎ 实验得到如下数据(I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压)：‎ ‎(1)实验中电压表应选用______；电流表应选用______；滑动变阻器应选用______．(请填写选项前对应的字母)‎ ‎(2)请你不要改动已连接导线，在如图所示的实物连接图中把还需要连接的导线补上________．闭合开关前，应使变阻器滑片处在最________(填“左”或“右”)端．‎ ‎(3)在如图所示坐标系中画出小灯泡的U－I曲线_______________．‎ ‎(4)若将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为________(保留两位有效数字)．‎ ‎【答案】 B E F 左 0.28W ‎(3)根据表中实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后作出灯泡的U－I曲线如图所示．‎ ‎【点睛】本题关键要先画出小灯泡的伏安特性曲线和电源的路端电压与电流关系图线，注意灯泡电阻随温度的变化而变化，故只能根据图象分析，根据两图的交点得到电源的实际输出电压和电流，再计算电功率．‎ ‎3．在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所使用的电流表内阻约为几欧，电压表的内阻约为十几千欧。实验中得到了8组数据，在图甲所示的电流一电压（I—U）坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。‎ ‎①请你判断实验电路的连接方式，根据你的判断在虚线框中画出实验电路图_________，并在图乙中连线使之为实验电路_________。‎ ‎②根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和I2的关系，下列示意图中正确的是_________。‎ A．答案A B．答案B C．答案C D．答案D ‎③将被测小灯泡与一定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源的电动势为6．0V，内阻为1．0Ω。现测得电路中的电流为0．40A，则定值电阻R所消耗的电功率为W_________。‎ ‎【答案】 ①电路图； 实物图如图，； ②D； ③0.64；‎ ‎【解析】①因描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法，又电压从零调到最大值，滑动变阻器应用分压式，故电路图如图所示 根据电路图连线实物图如下图。‎ 点睛：伏安特性曲线实验变阻器应用分压式，小灯泡电阻较小电流表应选外接法，注意导体与电源伏安特性曲线的区别．由I-U图线得电路中的电流为0．40A时灯泡的电压，可得R的电压，根据功率公式计算电阻R的功率。‎ ‎4．某物理兴趣小组准备探究某种元件Q(4 V，2 W)的伏安特性曲线，现有下列器材：‎ A．电压表V1（0～5 V，内阻约10 kΩ）‎ B．电压表V2（0～10 V，内阻约20 kΩ）‎ C．电流表A（0～0.6 A，内阻约0.4 Ω）‎ D．滑动变阻器R1（5 Ω，1 A）‎ E．滑动变阻器R2（500 Ω，0.2 A）‎ F．直流电源E（6 V，内阻约1 Ω）‎ ‎①实验中为使实验误差尽量减小，要求电压表示数从零开始变化且多取几组数据，电压表应选用_________，滑动变阻器应选用________。（选填选项的字母）‎ ‎②请将图中的实物连线补充完整_________________________________。‎ ‎③检查实验电路连接正确，然后闭合开关，移动变阻器滑动片，发现电流表和电压表的示数始终为零。在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电表的______(选填“欧姆档”，“电流档”或“电压档”)，检查过程中将多用电表的黑表笔与电流表“－”接线柱接触, 红表笔依次与电压表和电流表的“+”接线柱接触时，多用电表指针都发生较大角度的偏转，若导线及与接线柱接触良好，说明电路中发生断路故障的元器件是_______(选填“电流表”，“电压表”或“元件Q”)。‎ ‎【答案】 A； D； 电压档； 电流表；‎ 点睛：在选择电流表与电压表时要注意保证流过表的电流或电压要大于1/3量程，这样可以减少读数误差，在选择电路结构时，实验要求电压表示数从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。‎ ‎5．现有一只标值为“2.5 V，×W”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清。某同学想通过实验描绘出灯丝的伏安特性曲线，并得出该灯泡正常工作时的功率。已知小灯泡的灯丝电阻约为5Ω。‎ 实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：‎ 电源E(电动势3.0 V,内阻0.5Ω)‎ 灵敏电流计G(满偏电流Ig=100μA,内阻rg=2000.0Ω)‎ 电流表A1(0~0.6 A，内阻约0. 125 Ω)‎ 电流表A2(0~3 A，内阻约0.125 Ω)‎ 滑动变阻器R1 (阻值范围0~5 Ω)‎ 滑动变阻器R2 (阻值范围0~175 Ω)‎ 电阻箱R3(最大电阻99999.9 Ω)‎ ‎(1)若要改装一个量程为0~3 V的电压表，应将灵敏电流计与电阻箱串联，电阻箱的阻值应调到R3=______ Ω。电流表应选择________，滑动变阻器应选择__________。‎ ‎(2)请帮他设计一个测量电路图并画在虚线框内_____________。‎ ‎(3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_________W。‎ ‎【答案】 28000 Ω A1 R1 如图所示：‎ ‎1. 25‎ ‎(3)当电压U=2.5V时，I =0.5 A，根据P=UI=2.5×0.5 W=1.25 W 。‎ 点睛：解决本题的关键掌握滑动变阻器分压式和限流式接法的区别，知道电流表内外接的区别。‎ ‎1．某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0 Ω：电源E（6V，内阻可忽略）：电压表 （量程150 mV）：定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）：电阻箱R2（阻值范围0-999.9 Ω）：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。‎ 实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0°C，实验得到的R2-t数据见下表。‎ t/℃‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎40. 0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R2/Ω ‎900.0‎ ‎680.0‎ ‎500.0‎ ‎390.0‎ ‎320.0‎ ‎270.0‎ ‎240.0‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到_____填“a”或“b”）端；‎ ‎（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线：___________‎ ‎（3）由图（b）可得到R1，在25℃-80°C范围内的温度特性，当t=44.0℃时，可得R1=____Ω；‎ ‎（4）将Rt握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为____Ω，则手心温度为______℃。‎ ‎【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）‎ ‎【答案】 （1）b （2）如图所示 ‎（3）450 （4）620.0 33.0‎ ‎（4）由画出的R2—t图象可知，当RT=620.0Ω，则手心温度t=33.0℃.。‎ ‎【点睛】解答此题常见错误主要有：一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑动头的位置；二是没有认真阅读题述的实验过程，导致不能把电阻箱R的读数与热敏电阻阻值联系起来。‎ ‎2．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）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3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。‎ ‎（1）实验要求能够实现在0~3.8 V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）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。‎ 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”）。‎ ‎（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）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2位小数）‎ ‎【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17‎ ‎【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻——外接法，电压从0开始测量——分压式接法。然后由伏安特性曲线分析阻值的变化，注意纵轴是电流。第（3）问求小灯泡消耗的实际功率较难，因小灯泡的阻值随电流的变化而变化，通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。‎ ‎3．【2016·天津卷】某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关、导线外，还有：‎ 电压表V1（量程0~3 V，内阻等于3 kΩ）‎ 电压表V2（量程0~15 V，内阻等于15 kΩ）‎ 电流表A1（量程0~200 mA，内阻等于10 Ω）‎ 电流表A2（量程0~3 A，内阻等于0.1 Ω）‎ 滑动变阻器R1（0~10 Ω，额定电流2 A）‎ 滑动变阻器R2（0~1 kΩ，额定电流0.5 A）‎ 定值电阻R3（阻值等于1 Ω）‎ 定值电阻R4（阻值等于10 Ω）‎ 定值电阻R5（阻值等于1 kΩ）‎ 电源E（E=6 V，内阻不计）‎ ‎①请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。‎ ‎②该同学描绘出的I–U图象应是下图中的______。‎ ‎【答案】①电路如图 ②B ‎【名师点睛】此题考查了探究小灯泡的伏安特性曲线的实验；此题的难点在于题中所给的电表量程都不适合，所以不管是电流表还是电压表都需要改装，所以要知道电表的改装方法；改装成电压表要串联分压电阻；改装成电流表要并联分流电阻；其他部分基本和课本实验一样。‎ ‎ ‎