实验八+描绘小电珠的伏安特性曲线（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料

实验八+描绘小电珠的伏安特性曲线（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料

实验八+描绘小电珠的伏安特性曲线 ‎1．一只小灯泡，标有“3 V,1.5 W”的字样．现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性 曲线．实验器材有：‎ A．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 B．电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 C．量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1‎ D．量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2‎ E．量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1‎ F．量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2‎ G．开关、导线若干 ‎(1)电压表应选用________；电流表应选用________．(将选项代号的字母填在横线上)‎ ‎(2)在该实验中，设计了如图1所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线上)．‎ 图1‎ ‎(3)以下是该实验的操作步骤：‎ A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；‎ B．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并 联部分的阻值最大；‎ C．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U1，I1)，移动滑动变阻器 的滑片，每移动一次记下一组(U，I)值，共测出12组数据；‎ D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线．指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改．‎ 答案　(1)E　C　(2)C　(3)步骤B不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤D有错，应为按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．‎ ‎2．有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻1 Ω)‎ E．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A)‎ F．滑动变阻器(最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A)‎ G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 ‎(1)实验时，选用图2甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：‎ ‎_________________________________________________________________.‎ ‎(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)‎ 图2‎ 解析　(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．(2)因小灯泡额定电压为4 V,0～15 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选0～5 V的A；小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8‎ ‎ Ω，调节不方便，故应选滑动变阻器E；又因RVRA>R，所以电流表应外接．‎ 答案　(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　(2)A　D　E ‎3．图3为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.‎ 图3‎ ‎(1)完成下列实验步骤：‎ ‎①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________；‎ ‎②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________；‎ ‎③断开开关，……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．‎ ‎(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．‎ ‎(2)与实物电路相应的电路图如图所示．‎ 答案　(1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱　②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压　(2)如解析图所示。‎ ‎4．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0.75 W，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2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝＝ V＝1.22 V．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灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压．‎ A．电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)‎ B．电流表A1(量程150 mA，内阻约2 Ω)‎ C．电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)‎ E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)‎ F．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)‎ G．开关S和导线若干 H．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)‎ ‎(1)在下面所给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“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.‎ 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 请你根据实验数据在图4中作出灯泡的U－I图线．‎ 图4‎ ‎(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.23 V，其原因是 ‎__________________________________________________________．‎ ‎(2)如图所示 ‎(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．‎ 答案　(1)电路原理图如图所示　A2　R1‎ ‎(2)见解析图 ‎(3)2.5(2.4～2.6)　灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)‎ ‎5．某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：‎ 小灯泡L，规格“4.0 V,0.7 A”；‎ 电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω；‎ 电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω；‎ 电压表V，量程3 V，内阻rV＝9 kΩ；‎ 标准电阻R1，阻值1 Ω；‎ 标准电阻R2，阻值3 kΩ；‎ 滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω；‎ 学生电源E，电动势6 V，内阻不计；‎ 开关S及导线若干．‎ 甲同学设计了如图5(1)所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 ‎ A时，电压表的示数如图(2)所示，此时L的电阻为________Ω.‎ 图5‎ ‎②乙同学又设计了如图10a所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.‎ ‎③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图6b所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．‎ 图6‎ ‎③要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，则电压表的量程为4.0 V，电流表的量程为0.7 A，因此将电压表V与标准电阻R2串联改装为量程为4.0 V的电压表，将电流表A2与标准电阻R1，并联改装量程为0.6 A＋ A＝0.72 A的电流表．故虚线框内实验电路如下图所示．‎ 答案　①5　②4　③如解析图所示 ‎6．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6 V,1.5 W”字样的小电珠、导线和开头外，还有下列器材：‎ A．直流电源(6 V，内阻不计)；‎ B．直流电流表(量程为3 A，内阻0.1 Ω以下)：‎ C．直流电流表(量程为300 mA，内阻约为5 Ω)；‎ D．直流电压表(量程为10 V，内阻约为15 kΩ)；‎ E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)；‎ F．滑动变阻器(1 kΩ，0.5 A)．‎ 实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．‎ ‎(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均用序号表示)‎ ‎(2)在虚线框内画出实验电路图．‎ ‎(3)试将如图所示的器材连成实物电路．‎ ‎(2)实验电路图如图甲所示．‎ ‎(3)实物连接图如图乙所示．‎ 答案：(1)C　E　(2)见解析图甲　(3)见解析图乙 ‎7．在“描绘小电珠的伏安特曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干．‎ ‎(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表________倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为________Ω.‎ ‎(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线．‎ ‎(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于________端，为使小电珠亮度增加，P应由中点向________端滑动．‎ ‎(4)下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).‎ 数据点 a b c d e f U/V ‎0.00‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ I/A ‎0.000‎ ‎0.122‎ ‎0.156‎ ‎0.185‎ ‎0.216‎ ‎0.244‎ 解析：(1)小电珠(2.5 V,0.6 W)对应电阻为 Ω＝10.4 Ω，电阻十几欧，所以选“×1”挡．‎ ‎(4)ab之间电流增加了0.122 A，其他段电流增加了0.03 A左右．所以需要在ab之间将电流分为0.030 A、0.060 A、0.090 A，分别测出相应的电压值．‎ 答案：(1)×1　7.3－7.7　(2)如图所示　(3)a　b　(4)ab ‎8．现在要测量一只额定电压为U＝3 V的小灯泡L的额定功率P(约为0.3 W)．实验室备有如下器材：‎ 电流表(量程200 mA，内阻r1＝10 Ω)‎ 电流表(量程300 mA，内阻约为几欧姆)‎ 定值电阻R(10 Ω)‎ 滑动变阻器R1(0～100 Ω，0.5 A)‎ 电源E(E＝5 V，r≈1 Ω)‎ 单刀开关一个、导线若干 ‎(1)设计出实验电路，画在下面的虚线框内．‎ ‎(2)按(1)中设计的电路图把上图中仪器连接起来；‎ ‎(3)写出主要的操作步骤：‎ ‎①____________________________________‎ ‎②_____________________________________‎ ‎③_____________________________________.‎ ‎(4)实验中计算灯泡额定功率的表达式为________．‎ ‎(必须用题中给定的符号及你在(3)中设计的记录符号来表示)‎ 答案：(1)如图(a)所示　(2)如图(b)所示 ‎(3)①按设计好的电路图连接好电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大的位置．‎ ‎②闭合开关S，移动滑片P，使电流表的示数I1＝＝ A＝150 mA，使小灯泡正常发光，同时记下此时电流表的示数I2.‎ ‎③断开开关S，拆除电路、整理仪器．‎ ‎(4)P＝U(I2－I1)‎ ‎9．有一个小灯泡上有“4 V　2 W”的字样，现要描绘这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)‎ B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)‎ C．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)‎ E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)‎ F．滑动变阻器(1 kΩ，1 A)‎ G．学生电源(直流6 V)，还有电键、导线若干 ‎(1)实验中所用电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选______(用序号字母表示)．‎ ‎(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　图7－4－9‎ ‎(3)某同学通过实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图7－4－9所示)，若用电动势为3 V、内阻为2.5 Ω的电源给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是______ W.‎ 答案：(1)A　D　E　(2)如图 ‎(3)0.8‎ ‎10．发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号如图7－4－10甲所示，正常使用时，带“＋”的一端接高电势，带“－”的一端接低电势．某同学用实验方法探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如表中所示.‎ U/V ‎0‎ ‎0.4‎ ‎0.8‎ ‎1.2‎ ‎1.6‎ ‎2.0‎ ‎2.4‎ ‎2.6‎ ‎2.8‎ ‎3.0‎ I/mA ‎0‎ ‎0.9‎ ‎2.3‎ ‎4.3‎ ‎6.8‎ ‎13.0‎ ‎19.0‎ ‎24.0‎ ‎30.0‎ ‎37.0‎ 图7－4－10‎ ‎(1)在图乙中的虚线框内画出实验电路图．(除电源、开关、滑动变阻器外，实验用电压表V：内阻RV约为10 kΩ，电流表mA：内阻RA约为100 Ω)‎ ‎(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线．‎ ‎(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系__________________．‎ ‎(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出U－I图线．‎ 答案：(1)实验电路图如图所示 ‎(2)伏安特性曲线如图所示 ‎(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小 ‎11．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图7－4－11所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：‎ 图7－4－11‎ ‎(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是______导线断路．‎ ‎(2)某同学测出电源和小电珠的U－I图线如图7－4－12所示，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝______ Ω.‎ 图7－4－12‎ ‎ (3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7－4－13中的a、b、c，下列说法正确的是________．‎ 图7－4－13‎ A．a可以作为标准电阻使用 B．b能作为标准电阻使用 C．b的阻值随电压升高而增大 D．c的阻值随电压升高而增大 解析：(1)若调节滑动变阻器，小电珠的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．‎ ‎(3)因a元件的I－U线是直线，说明其阻值不随电压的变化而变化，故可作为标准电阻，故A对，B错；因I－U图线的斜率的倒数表示电阻值，故C对，D错．‎ 答案：(1)g　(2)0.8　(3)AC ‎12．有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，‎ 现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线，现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻1 Ω)‎ E．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A)‎ F．滑动变阻器(最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A)‎ G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 ‎(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是 ‎___________________________________.‎ ‎(2)实验中所用电压表应选用__________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．‎ 答案：(1)描绘灯泡的I－U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　(2)A　D　E ‎13．为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V，1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.‎ ‎(1)准备使用的实物电路如图所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)．‎ ‎(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．‎ ‎(3)测量结束后，应先断开开关，拆除________两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．‎ ‎(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示．请指出图象中不恰当的地方____________________.‎ ‎(3)为了实验仪器的安全，防止电源短路及误将电源与其他电路接通，所以断开开关后，先拆除电池两端的导线，再拆除其他导线．‎ ‎(4)从坐标纸上所描点可以看出这些点不近似在一条直线上，应为曲线，小明作出了一条直线不合适．作图时应使这些点占据整个坐标纸，而小明的横坐标只用了一半，所以小明横坐标的标度选择不合适．‎ 答案：(1)如图所示　(2)10　(3)电池 (4) 图线不应画为直线，横坐标的标度选择不合适 ‎14．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，所用小灯泡标有“3.8 V，0.3 A”字样，并提供有以下器材：‎ A．电压表V(0～5 V，内阻约5 kΩ)‎ B．电流表A1(0～50 mA，内阻约2 Ω)‎ C．电流表A2(0～500 mA，内阻约1 Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0～10 Ω)‎ E．滑动变阻器R2(0～2 kΩ)‎ F．直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)‎ G．开关S及导线若干 ‎(1)为了提高测量的准确度和调节方便：‎ ‎①实验中应选用电流表________，滑动变阻器________(填写器材代号)．‎ ‎②请在下面的虚线框内画出实验电路图．‎ ‎(2)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示．在另一实验中将此小灯泡接入如图乙所示的电路中，电路中电源电压U(U≤3.8 V)恒定，在t＝t0时刻闭合开关S.由电流传感器记录的电流随时间变化的图象(i－t)可能是下图中的____(填“A”“B”或“C”)图．‎ 答案：(1)①C　D　②如图所示　(2)C ‎15．(2017·济南模拟)发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用，如图所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I，所得数据如表所示．‎ U/V ‎0‎ ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ I/mA ‎0‎ ‎0.9‎ ‎2.3‎ ‎4.3‎ ‎6.8‎ ‎12.0‎ ‎19.0‎ ‎30.0‎ ‎(1)实验室提供的器材如下：‎ A．电压表(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)‎ B．电压表(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)‎ C．电流表(量程0～50 mA，内阻约50 Ω)‎ D．电流表(量程0～0.6 mA，内阻约1 Ω)‎ E．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许最大电流3 A)‎ F．电源(电动势6 V，内阻不计)‎ G．开关，导线若干 该同学做实验时，电压表选用的是________，电流表选用的是________(填选项字母)．‎ ‎(2)请在图甲中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整．‎ ‎(3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最________端(填“左”或“右”)．‎ ‎(4)根据表中数据，在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I－U图线．‎ ‎(5)由I－U图线可知：二极管的电阻值随工作电压的增大而________(填“不变”“增大”或“减小”)．‎ ‎(6)若此发光二极管的最佳工作电流为10 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R＝________Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态(结果保留三位有效数字)．‎ ‎(3)根据题意可知当开关S闭合前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即滑动变阻器的滑片应置于最左端．‎ ‎(4)根据表中数据，在图上描出各点，用平滑的曲线连接起来．如图所示．‎ 答案：(1)A　C　(2)见解析图　(3)左　(4)见解析图　(5)减小　(6)110‎ ‎ ‎ ‎ ‎