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- 2021-05-25 发布
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实验7 测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所用小灯泡规格为“2.5 V 0.3 A”。
(1)实验电路如图甲所示,请读出某次实验中电压表和电流表的示数分别为 V、
A。
(2)实验结束之后,他描绘了如图乙的伏安特性曲线,老师一看就判定是错误的,老师判定的依据是 。
答案 (1)2.10 V 0.26 A (2)电阻随温度升高而增大
解析 (1)电压表接入电路的量程为0~3 V,其读数为2.10 V;电流表量程为0~0.6 A,其读数为0.26 A。
(2)U-I图线上的点与原点连线的斜率表示电阻,而灯泡的电阻随电压的增大而增大,而图乙与这一规律不符,是错误的。
2.有一个小灯泡上标有“3 V 0.2 A”字样,现要测量该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材可供选用:
A.电压表(0~3 V,内阻1 kΩ)
B.电压表(0~15 V,内阻5 kΩ)
C.电流表(0~0.3 A,内阻2 Ω)
D.电流表(0~0.6 A,内阻0.5 Ω)
E.滑动变阻器(10 Ω,1 A)
F.滑动变阻器(1 000 Ω,0.5 A)
G.直流电源(6 V,内阻不计),另有开关一个、导线若干。
(1)实验中电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(只填器材的字母代号)
(2)在线框中画出实验电路图,要求电流、电压能从零开始变化。
答案 (1)A C E (2)如图所示
解析 (1)根据小灯泡的规格“3 V,0.2 A”可知,电压表应选A,电流表应选C,由于测定小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零开始调,变阻器应采用分压式接法,应选择最大阻值较小的变阻器E以方便调节;
(2)小灯泡的电阻较小,满足RVRx>RxRA,所以电流表应采用外接法,变阻器采用分压式接法。
3.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。
(1)部分连线的实物图如图甲所示,请完成实物连接图;
(2)某次实验中,电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则电压为 V,此时小灯泡的功率是 W。
(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图像中的 (填字母)。
答案 (1)如图所示
(2)1.50 0.27 (3)C
解析 (1)小灯泡额定电压为2.5 V,故电压表选择0~3 V的量程;测绘小灯泡的伏安特性曲线时,电压、电流需从0开始调节,故滑动变阻器采用分压式接法;电流表采用外接法。
(2)电压表的示数为1.50 V,故此时小灯泡的功率P=UI=0.27 W。
(3)随着电压的增大,小灯泡的电阻越来越大,故C正确。
4.某物理兴趣小组做“探究小灯泡伏安特性曲线”实验,选择了如图甲所示的电路图测量了多组小灯泡工作时的电压和电流值。
(1)请根据该电路图完成图乙中的实物图连线。
(2)经过实验,得到下表数据,请在坐标纸上画出本次实验的I-U图线。
I(A)
0
0.19
0.30
0.50
0.40
0.44
0.48
U(V)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
答案 见解析
解析 (1)实物图连线如图所示
(2)在坐标中找到表格中的各个点,然后用用平滑的曲线把个点连接起来,得到如图所示图像:
5.图甲为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I-U图线的实验电路图。
(1)根据电路图,用笔画线代替导线,将图(乙)中的实验电路连接成完整试验电路。
(2)开关S闭合之前,图(乙)中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)。
(3)该同学在实验中采用了 (选填“内接法”或“外接法”),实验测得的结果比真实值 (选填“大”或“小”)。
答案 (1)如图所示
(2)A端 (3)外接法 小
解析 (1)根据电路图连接实物图,因为灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表采用0~3 V的量程,电流表选取0~0.6 A的量程。
(2)开关S闭合之前,滑动变阻器滑片应置于A端,使得测量电路中的电流、电压为零,起保护作用。
(3)由图甲可知,该同学在实验中采用了电流表外接法,通过小灯泡的电流的测量值比真实值偏大,根据R=U/I,实验测得的结果比真实值偏小。
6.为描绘小灯泡L(2.5 V 1.0 W)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1 Ω)
B.电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ)
C.滑动变阻器(200 Ω,0.3 A)
D.滑动变阻器(5 Ω,2 A)
E.电池组(电动势约3 V,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 (1)D 如图所示 (2)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)③
解析 (1)为方便实验操作,滑动变阻器应选最大阻值较小的D。灯泡正常发光时的电阻R=U2P=6.25 Ω,即小灯泡的电阻远小于电压表内阻,接近电流表内阻,所以电流表应采用外接法。
(2)由题图可知,在连接电路时,没有断开开关;滑动变阻器的滑片没有移到分压电路分压为零的位置即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。
7.在一次测量小灯泡的电流和电压的关系过程中,聪明而又粗心的小刚连接了如图甲所示的电路,同组的小强发现有错,主张拆开重新连接,可是时间来不及了,小刚眼珠一转,在图示电路中增加一根导线,电路就正常了。问:
(1)如果闭合图甲所示电路的开关,估计电压表的示数约为 V,电流表的示数约为 A。小灯泡的发光情况是 (填“发光”或“不发光”);
甲
(2)请在图甲中画出小刚连接的那根导线;
(3)通过实验得到如表所示数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压),请在图乙中画出小灯泡的U-I曲线;
I(A)
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
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
乙
(4)如果将题中的小灯泡直接与电动势是1.5 V,内阻是2.0 Ω的电源相连,小灯泡的实际功率是 W。(若需作图,可直接画在图乙中)
答案 (1)3 0 不发光 (2)如图甲所示 (3)如图乙所示
甲
乙
(4)0.28(0.26至0.30均可)
解析 (1)因为电流表的内电阻很小,所以闭合开关后,电灯泡和定值电阻被电流表短路,只有电压表、电流表和滑动变阻器串联接入电路中,所以小灯泡不发光,又因为电压表的内电阻很大,所以它的示数接近电源电压3 V,而电流表的示数约为0;
(2)小刚用导线把电压表“-”接线柱与小灯泡右接线柱连接起来,这样一连,把电压表并联在了灯泡两端,电流表测量通过灯泡的电流,滑动变阻器可以改变电路中的电流。
(3)找出表中数据所对应的点,用平滑的曲线将这些点连接起来,就得到了所求作的U-I图线。
(4)采用图解法,根据U=E-Ir,在图乙上作出电源的U-I图线,如图所示,可得小灯泡工作电流为0.35 A,工作电压为0.80 V,因此小灯泡实际功率为0.28 W。
8.为了描绘标有“3 V 1.5 W”的小灯泡的伏安特性曲线,要求灯泡电压能从零开始变化。所给器材如下:
A.电流表(0~200 mA,内阻约0.5 Ω)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.01 Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约5 kΩ)
D.电压表(0~15 V,内阻约50 kΩ)
E.滑动变阻器(0~10 Ω,0.5 A)
F.电源(电动势3 V,内阻不计)
G.开关一个,导线若干。
(1)(多选)为了完成上述实验,实验中应选择的仪器是 。
(2)将如图1所示的虚线框中此实验的电路图补充完整。
(3)将图1中实物图按电路图用笔画线代替导线补充完整。
(4)实验描绘出的I-U图线如图2所示,小灯泡的电阻随电压的升高而 (填“变大”或“变小”);小灯泡是 元件(填“线性”或“非线性”)。
答案 (1)BCEFG (2)如图甲所示 (3)如图乙所示 (4)变大 非线性
解析 (1)描绘标有“3 V 1.5 W”的小灯泡的伏安特性曲线,需要电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、电压表,灯泡额定电压为3 V,电压表需要选择C,灯泡额定电流为I=PU=1.5W3V=0.5 A,电流表选择B,故实验中选择的仪器是BCEFG。
(2)描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压与电流需要从零开始调节,滑动变阻器应采用分压式接法,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法。
(3)根据电路图连接实物图。
(4)由图2可知,随U增大,电压与电流的比值变大,灯泡电阻变大;灯泡的I-U图像是曲线,灯泡是非线性元件。
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