2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 描绘小灯泡的伏安特性曲线（含解析）新人教版选修3-1 8页

描绘小灯泡的伏安特性曲线 ‎ 高考频度：★★★☆☆‎ 难易程度：★★★☆☆‎ 如图甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I–U特性曲线的实验器材。‎ ‎（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图甲中的实验电路连接完整。‎ ‎（2）开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于 端（选填“A”“B”或“AB中间”）。‎ ‎（3）实验中测得有关数据如下表：‎ U/V ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ I/A ‎0.10‎ ‎0.16‎ ‎0.20‎ ‎0.23‎ ‎0.25‎ ‎0.26‎ ‎0.27‎ 根据表中的实验数据，在图乙中画出小灯泡的I–U特性曲线。‎ ‎（4）若已知小灯泡灯丝在‎27℃‎时电阻值约为1.5 Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为 ℃（保留三位有效数字）。‎ ‎【参考答案】（1）如图所示 （2）A （3）见试题解析 （4）1.59×‎103°C（1.58×103~1.65×‎103°C均对）‎ ‎【试题解析】（1）测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I–U 特性曲线，电流、电压需从零开始测，所以滑动变阻器需采用分压式接法，灯泡的电阻较小，属于小电阻，电流表采取外接法。实物连线图如下图。‎ ‎（2）开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于A端，使得开关闭合时，测量部分电压、电流为零，起到保护作用。‎ ‎（3）根据数据描点作图，如图所示。‎ ‎（4）因为R=kT，则1.5=k(273+27)，解得k=Ω/K，从图线上知，当U=2.5 V时，电流I=‎0.27 A，此时的电阻R′=9.3 Ω，根据R′=kT′，解得T ′=9.3×200 K=1 860 K，则t=(1 860–273)°C =‎1 587°C=1.59×‎103°C。‎ ‎【知识补给】‎ 实验的注意事项 ‎（1）因被测小灯泡电阻较小，电流表一般采用外接法。‎ ‎（2）因所测数据要从零开始调节，滑动变阻器应接成分压式，闭合开关前注意滑片位置。‎ ‎（3）描绘图线时要用平滑线，不要用折线。‎ ‎（4）在处理数据和计算时一般都用作图法。‎ 小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段（曲线）所示。由图可知，AB段灯丝的电阻因温度的影响改变了 A．5 Ω B．10 Ω C．1 Ω D．6 Ω 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中正确的是 A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻不变 B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 C．对应P点，小灯泡的电阻为R=30 Ω D．对应P点，小灯泡的电阻为R=10 Ω ‎（2020·黑龙江省齐齐哈尔市实验中学高三期末考试）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 ‎①最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 ‎②电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 ‎③量程为‎0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1‎ ‎④量程为‎3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2‎ ‎⑤量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1‎ ‎⑥量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2‎ ‎⑦开关、导线若干 ，以下电路图中正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎（2020·贵州省思南中学高三下学期周测试）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。‎ ‎（2020·天津市第一中学高三下学期第五次月考）某实验小组描绘规格为“2.5‎ ‎ V 0.6 W”的小灯泡的伏安特性曲线。实验室提供下列器材：‎ A．电流表 A（量程为 0~300 mA，内阻约1 Ω）‎ B．电压表V（量程为 0~3 V，内阻约5 kΩ）‎ C．滑动变阻器R（0~10 Ω，额定电流‎1.5 A）‎ D．直流电源（电动势3 V，内阻忽略不计）‎ E．开关一个、导线若干 ‎（1）若采用如图所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的_____点相连（选填“a”或“b”）。开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片P应该置于_____端（选填“c”或“d”）。‎ ‎（2）测量后，该小组根据实验数据，利用Excel拟合出小灯泡的I－U特性曲线如图所示。根据图线，小灯泡两端电压为1.50 V时，其实际功率P约为______W，此时小灯泡阻值约为_____Ω（结果保留 2 位有效数字）。‎ 有一灯泡上标有“6 V ‎0.1 A”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用 A．电压表（0~5 V，内阻2.0 kΩ）‎ B．电压表（0~10 V，内阻3.0 kΩ）‎ C．电流表（0~100 mA，内阻2.0 Ω）‎ D．电流表（0~‎6 A，内阻1.5 Ω）‎ E．滑动变阻器（30 Ω，‎2 A）‎ F．滑动变阻器（100 Ω，‎0.5 A）‎ G．学生电源（直流9 V）及开关、导线等 ‎（1）实验中所用的电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________。‎ ‎（2）画出实验电路图，要求电压从零开始测量。‎ ‎（3）根据你的实验电路，将图中所示的器材连成实验电路。‎ ‎（4）该同学描绘出的IU图象应是图中的________。‎ ‎【参考答案】‎ ‎【名师点睛】电阻等于图线上的点与原点连线的斜率的倒数，斜率逐渐减小，电阻逐渐增大。对应P点，灯泡的电阻等于过P点的切线斜率的倒数；灯泡是非线性元件，其电阻，但。‎ ‎（1）a 增大 （2）Ⅱ ‎（1）开始时应让测量部分电压为零，故开关应移到a端开始调节；由图可知图象的斜率越来越小，则说明电阻越来越大，小灯泡的电阻随温度的升高而增大；由电流表示数可知，电流大小为‎0.4 A，则由图可知，电压为6.0 V，故灯泡功率P=UI=6×0.4=2.4 W；‎ ‎（2）由于电流表采用外接法，由于电压表分流使电流表示数偏大，而电压表是准确的，故相同电压电流应偏小，故II为真实的图象。‎ ‎（1）a c （2）0.33 6.8‎ ‎（1）小灯泡的电阻，则应该采用电流表外接电路，即若采用如图所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的a点相连。开关 S 闭合之前，滑动变阻器的滑片P应该置于c端。‎ ‎（2）根据图线，小灯泡两端电压为1.50 V时，电流为‎0.22 A，则其实际功率P约为1.50 V×‎0.22 A=0.33 W，此时小灯泡阻值约为。‎ ‎（1）B C E （2）见解析 （3）见解析 （4）B ‎（1）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压6 V，故电压表应选B。小灯泡的额定电流是‎0.1 A，故电流表应选C ‎。由题目要求可知滑动变阻器采用分压式，故应选电阻较小的E。‎ ‎（2）小灯泡的电阻R==Ω=60 Ω，电压表的内阻与待测电阻的比为=50，待测电阻与电流表的内 ‎（3）电路图如图所示 ‎（4）小灯泡的电阻随着温度的升高而变大，所以B正确。‎