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2019年高中物理 實驗 描繪小燈泡的伏安特性曲線同步課時檢測 粵教版選修3-1 1．會描繪小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的曲線． 2．能夠分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律． 1.如圖所示，電流表的示數(shù)是________A，電壓表的示數(shù)是________V. 解析：本題考查電流表、電壓表的讀數(shù)．當(dāng)表的最小刻度值為0.1時要估讀到最小刻度值下一位，當(dāng)最小刻度值為0.05或0.02時，讀到小數(shù)點后兩位即可． 答案：0.48　2.20 2．兩個電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示．由圖可知，兩電阻的阻值之比R1∶R2等于(　　) A．1∶3　　 B．3∶1 C．1∶　　 D.∶1 解析：U－I圖象中|k|＝，所以＝||＝. 答案：A 一、單項選擇題 1．在描繪小燈泡的伏安特性時，以電流值作橫坐標(biāo)，電壓值作縱坐標(biāo)．所得的圖線可能是下面圖線中的(　　) 解析：由于小燈泡兩端的電壓升高時，燈絲的溫度升高，導(dǎo)致燈絲電阻變大，所以只有D滿足題意． 答案：D 2．在描繪小燈泡的伏安特性曲線時采用如圖所示電路，實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時，電流表示數(shù)變化而電壓表指針不動，下列原因可能的是(　　) A．燈泡中燈絲已燒斷 B．滑動變阻器滑片接觸不良 C．燈泡內(nèi)部短路 D．滑動變阻器A端接觸不良 解析：電流表示數(shù)變化而電壓表指針不動，說明有電流流過燈泡但其兩端無電壓，即燈泡短路，選C. 答案：C 3．某燈泡上標(biāo)有“4 V,0.7 A”的字樣，在描繪該燈泡的伏安特性曲線實驗中所用的電流表為0～0.6 A～3 A，電壓表為0～3 V～15 V，為了提高實驗的精確性則下列說法中正確的是(　　) A．電壓表應(yīng)選0～3 V量程，電流表應(yīng)選0～0.6 A量程 B．電壓表應(yīng)選0～15 V量程，電流表應(yīng)選0～0.6 A量程 C．電壓表應(yīng)選0～3 V量程，電流表應(yīng)選0～3 A量程 D．電壓表應(yīng)選0～15 V量程，電流表應(yīng)選0～3 A量程 解析：一般情況下電壓表和電流表的量程不能小于被測燈泡的額定值，但是本題強調(diào)實驗的精確性，若電壓表選0～15 V量程則其額定電壓還不到滿偏刻度的1/3，誤差較大．同理電流表應(yīng)選0～0.6 A量程． 答案：A 二、雙項選擇題 4．如下圖所示，a、b、c、d是滑動變阻器的四個接線柱．現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中的A、B兩點間，并要求滑動頭向c端移動過程中，燈泡變暗，則接入電路A、B兩點間的接線柱可能是(　　) A．b和c　　 B．a(chǎn)和c　 　C．a(chǎn)和d　 　D．b和d 解析：滑動變阻器是利用改變導(dǎo)線長度來改變電阻的，如圖所示，要使滑動頭向c端移動時，燈泡變暗，只要接入電路的滑動變阻器電阻絲增長即可，所以應(yīng)該接bc或bd. 答案：AD 5．某同學(xué)研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性，他根據(jù)實驗中所測得的數(shù)據(jù)，分別繪制了I－U圖線，如下圖所示，下列說法正確的是(　　) A．圖(1)的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用 B．圖(2)的阻值隨電壓升高而增大 C．圖(3)的阻值隨電壓升高而增大 D．圖(2)、(3)一定是由金屬材質(zhì)構(gòu)成的導(dǎo)電元件 解析：(1)中I－U圖象為一次函數(shù)圖象，即不隨溫度變化而變化．所以可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻．同理，(2)中R隨溫度升高而增大，(3)中R隨溫度升高而減?。? 答案：AB 6．在“描繪小燈泡伏的安特性曲線”的實驗中，應(yīng)(　　) A．采用電流表內(nèi)接法，因為小燈泡的電阻比電壓表內(nèi)阻小得多 B．采用電流表內(nèi)接法，因為小燈泡的電阻比電流表內(nèi)阻大得多 C．采用電流表外接法，因為小燈泡的電阻比電壓表內(nèi)阻小得多 D．采用電流表外接法，因為小燈泡的電阻與電流表內(nèi)阻差不多 解析：由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法． 答案：CD 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 7．有一個小燈泡上標(biāo)有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)要描繪這個燈泡的伏安特性圖線．有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻約為10 kΩ) B．電壓表(0～10 V，內(nèi)阻約為20 kΩ) C．電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻約為1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.4 Ω) E．滑動變阻器(10 Ω，2 A) F．學(xué)生電源(直流6 V)，還有電鍵、導(dǎo)線若干 (1)實驗中所用電壓表應(yīng)選用__________，電流表應(yīng)選用________表示． (2)實驗時要求盡量減小實驗誤差，測量電壓從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請將下圖中實物連接成滿足實驗要求的測量電路． (3)某同學(xué)根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線(如圖所示)，若用電動勢為3 V、內(nèi)阻為2.5 Ω的電源給該小燈泡供電，則該小燈泡的實際功率是________W. 解析：(1)因燈泡的額定電壓為4 V，為保證安全選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確；故只能選用0～5 V的電壓表，故選A；由P＝UI得，燈泡的額定電流I＝＝＝0.5 A；故電流表應(yīng)選擇0～0.6 A的量程，故選D；(2)由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，燈泡的電阻約為R＝＝8 Ω，跟電流表內(nèi)阻接近，所以用電流表外接法，實物圖連接如圖所示．(3)當(dāng)燈泡接入電動勢為3 V、內(nèi)阻為2.5 Ω的電源中時，由閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r得U＝3－2.5I.畫出U－I圖象，與該小燈泡的伏安特性曲線的交點表示該燈泡接入電路中的電壓和電流，由圖讀出通過燈泡電流為0.4 A，兩端電壓為2.0 V，所以功率為0.8 W. 答案：(1)A　D　(2)如圖所示　(3)0.80(0.78～0.82) 8．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按如圖所示的方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表都已調(diào)零．閉合開關(guān)后： (1)若電壓表的示數(shù)為2 V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導(dǎo)線為________． (2)若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3 A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線為________． (3)若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為__________________． 解析：(1)電壓表的示數(shù)為2 V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，說明電壓表與小燈泡沒有并聯(lián)好(可能是d、h導(dǎo)線斷路)，但電壓表又與其他部分組成了閉合電路，故斷路的導(dǎo)線只可能是d.(2)小燈泡亮，但電壓表的示數(shù)為零，同樣說明電壓表與小燈泡沒有并聯(lián)好(可能是d、h導(dǎo)線斷路)，但電流表有示數(shù)說明d未斷路，故斷路的導(dǎo)線只可能是h.(3)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，說明滑動變阻器在實際電路中沒有起到如連接電路中應(yīng)起到的分壓作用，而僅起到限流作用，故可斷定斷路的導(dǎo)線為g. 答案：(1)d　(2)h　(3)g 9．小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大．某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，通過實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡的電流和電壓)： I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）該同學(xué)漏填了U＝1.20 V時對應(yīng)的電流I，請根據(jù)如下圖所示的指針位置，讀出電流表的示數(shù)，并在上表空格中填上相應(yīng)的示數(shù)． (2)在下面的虛線框中畫出實驗電路圖． 可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器(變化范圍為0～10 Ω)、電源、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干． (3)在下圖所示的坐標(biāo)中畫出小燈泡的U－I曲線． 解析：(1)由表中I欄數(shù)據(jù)可知，電流表量程為0～0.6 A，所以表中讀數(shù)為0.42 A. (2)描繪小燈泡的U－I曲線，電壓要求從0開始逐漸變大，因此滑動變阻器必須采用分壓式接法，由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法．實驗電路圖如圖所示． (3)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，然后將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線(如圖所示)． 答案：(1)0.42 (2)如圖所示　　　　　(3)如圖所示 　　 10．某同學(xué)使用了如下器材：電源E(電動勢12 V)；電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻約15 kΩ)；電流表A(量程100 mA，內(nèi)阻約10 Ω)；滑動變阻器(最大電阻為50 Ω)；單刀單擲開關(guān)；導(dǎo)線若干．測出了一個小燈泡的伏安特性曲線如下圖所示，已知小燈泡的額定電壓為12 V. (1)請在虛線方框中畫出此實驗電路． (2)根據(jù)設(shè)計的電路圖在下圖的實物圖上連線． (3)由小燈泡的伏安特性曲線可知小燈泡的額定功率為P額＝________W，小燈泡電阻的變化特性為_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________. 解析：(1)描繪小燈泡的U－I曲線，電壓要求從0開始逐漸變大，因此滑動變阻器必須采用分壓式接法，由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法． (2)略． (3)由圖象可知：當(dāng)U＝12 V時，I≈95.2 mA，由公式P＝UI得P≈1.15 W. 答案：(1)實驗電路如圖甲所示 (2)實物連線如圖乙所示 (3)1.15(1.14～1.16)　燈泡電阻隨電壓升高而增大(或隨溫度升高而增大；或電壓越高時電阻增大越快) 11．發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件．它的電路符號如下圖所示，正常使用時，帶“＋”號的一端接高電勢，帶“－”號的一端接低電勢．某同學(xué)用實驗的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示． U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 I/mA 0 0.4 0.9 1.5 2.3 3.2 4.3 5.4 U/V 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 I/mA 6.8 9.3 12 15 19 24 30 37 （1面的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實驗電路圖．(實驗中所用電壓表的內(nèi)阻RV約為10 kΩ，電流表的內(nèi)阻RmA約為100 Ω) (2)在上圖中的小方格紙上用描點法畫出二極管的I－U圖象． (3)若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0 V，而電源是由內(nèi)阻不計、電動勢為1.5 V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的．根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應(yīng)該串聯(lián)一個阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管處于最佳工作狀態(tài)？ 解析：(1)由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù)，可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100～500 Ω之間，與r＝1 000 Ω比較，屬于小電阻，應(yīng)采用電流表外接法；又從表格中得到信息，實驗時，電壓必須從0開始增大，因此滑動變阻器必須采用分壓式接法．所以實驗電路如下圖(a)所示． 　　 (2)將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點，可畫出二極管的I－U圖線，如上圖(b)中的曲線所示． (3)由二極管的I－U圖象可知： 當(dāng)U＝2.0 V時，I＝10 mA，即R＝U/I＝200 Ω， 設(shè)串聯(lián)電阻Rx后二極管處于最佳工作狀態(tài)，則由閉合電路歐姆定律可得： I(R＋Rx)＝E，解得Rx＝100 Ω. 答案：(1)如上圖(a)所示　(2)如上圖(b)所示 (3)100 Ω