【物理】2020届一轮复习人教新课标实验描绘小灯泡的伏安特性曲线课时练（解析版) 10页

‎2020届一轮复习人教新课标 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 课时练（解析版)‎ ‎1．如图所示直线A为某电源的U﹣I图线，曲线B为某小灯泡L1的U﹣I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　）‎ A．此电源的内电阻为0.67Ω B．灯泡L1的额定电压为3V，额定功率为6W C．把灯泡L1换成阻值恒为1Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小，效率将变低 D．由于小灯泡L1的U﹣I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 ‎2．某实验小组设计了如图甲所示的电路，其中RT为热敏电阻，电压表量程为3 V，内阻RV约10 kΩ，电流表量程为0.5 A，内阻RA＝4.0 Ω，R为电阻箱．‎ ‎　‎ ‎ (1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下的电压表示数U1、电流表示数I和电阻箱的阻值R，在I－U坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在________(选填“a”或“b”)点；‎ ‎(2)利用(1)中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为________；(用U1、I、R和RA表示)‎ ‎(3)实验小组利用(2)中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在I－U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω；‎ ‎(4)实验中，当电阻箱的阻值调到8.5 Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________ W．(保留两位有效数字)‎ ‎3．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图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：‎ ‎ ‎ ‎(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.‎ ‎(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中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是__________‎ 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 ‎4．某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。‎ ‎（1）甲同学设计了如图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。‎ ‎（2）乙同学又设计了如图3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）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提供器材，在图4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。‎ 在”描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：‎ 小灯泡L，“3.8 V,0.3 A”‎ 电压表V，量程0～5 V，内阻5 kΩ 电流表A1，量程0～100 mA，内阻4 Ω 电流表A2，量程0～500 mA，内阻0.4 Ω 滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A 滑动变阻器R2，最大阻值5 Ω，额定电流0.5 A 直流电源E，电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω ‎5．在上述器材中，滑动变阻器应选______________；电流表应选________________．‎ ‎6．在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号．‎ ‎（___________________）‎ ‎7．某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I－U 坐标系中，描绘出如图所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)(　　)‎ A．答案A B．答案B C．答案C D．答案D ‎8．有一个小灯泡上标有“4V、2W”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（0～5V，内阻10kΩ）‎ B.电压表（0～15V，内阻20kΩ）‎ C.电流表（0～3A，内阻1Ω）‎ D.电流表（0～0.6A，内阻0.4Ω）‎ E.滑动变阻器（10Ω，2A）‎ F.滑动变阻器（500Ω，1A）‎ G.学生电源（直流6V）、开关、导线若干 ‎（1）实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由_____；‎ ‎（2）实验中所用电压表应选_____，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____．（填序号示）‎ ‎（3）把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图_____．‎ 在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列器材供选择：‎ A．待测小灯泡“3.0 V、1.5 W”‎ B．电流表(量程3 A，内阻约为1 Ω)‎ C．电流表(量程0.6 A，内阻约为5 Ω)‎ D．电压表(量程3.0 V，内阻约为10 kΩ)‎ E．电压表(量程15.0 V，内阻约为50 kΩ)‎ F．滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA)‎ G．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A)‎ H．电源(电动势为4.0 V，内阻不计)‎ I．电键及导线等 ‎9．为了使实验完成的更好，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(只需填器材前面的字母即可)‎ ‎10．如果既要满足小灯泡两端电压从零开始连续变化，又要测量误差较小，应从如图所示的电路中选择________电路做实验电路．(填对应电路图下面的字母)‎ ‎11．按要求在实物图上连线 ‎ 参考答案 ‎1．B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电源的U-I曲线与灯泡伏安特性曲线的交点表示该灯泡与该电源连接时的工作状态，由图可读出工作电压和电流及电源的电动势从而可算出灯泡的额定功率．根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，分析电源的输出功率如何变化．灯泡是纯电阻元件，欧姆定律适用．‎ ‎【详解】‎ 由图读出：电源的电动势 E=4V，内阻，故A错误。两图线的交点表示小灯泡D1与电源连接时的工作状态，由于灯泡正常发光，则知灯泡的额定电压 U=3V，额定电流 I=2A，则额定功率为 P=UI=6W，故B正确。灯泡D1的电阻，换成一个“3V，20W”的灯泡D2，灯泡D2的电阻，可知其电阻更接近电源的内阻，根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，知把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，电源的输出功率将变大，故C错误；灯泡是纯电阻元件，欧姆定律适用，故D错误。故选B。‎ ‎【点睛】‎ 解决这类问题的关键在于从数学角度理解图象的物理意义，抓住图象的斜率、面积、截距、交点等方面进行分析，更加全面地读出图象的物理内涵．‎ ‎2．a U2=U1+I(R+RA) 6.0 5.0（4.8～5.2均可） 0.48（0.47～0.49均可） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 分析电路结构，明确电流表外接法的应用；根据串并联电路的规律可明确路端电压的表达式；根据伏安特性曲线可明确电源的电动势和内电阻；在图中作出等效电源的伏安特性曲线，与曲线的交点为热敏电阻的工作点，则由P=UI可求得电功率；‎ ‎【详解】‎ 解：(1)利用伏安法测电阻，由图象可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻，所以采用电流表外接法；故导线c应接在a点；‎ ‎(2)根据串并联电路规律可知：外电压： ‎ ‎(3)利用电源的伏安特性曲线可知电源的电动势为：6.0V，内电阻为：；‎ ‎(4) 把电流表、电阻箱、电源作为等效电源，等效电源内阻，在I−U图象中作等效电源的伏安特性曲线，如图所示，与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标，所以热敏电阻的电功率为：‎ ‎3．g 0.8 AC ‎ ‎【解析】‎ ‎(1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，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．‎ ‎(2)由电源的U－I图线知E＝3.0 V，r＝1 Ω，当小灯泡与电阻串联后 由闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r＋R灯)‎ 又由小灯泡的U－I图线得R灯＝＝1.2 Ω 解得R＝0.8 Ω.‎ ‎(3)因a元件的I－U图线是直线，说明其电阻不随电压的变化而变化，故可作为标准电 阻，故A对，B错．b的阻值随电压升高而增大，c的阻值随电压升高而降低，故C对 D错．‎ ‎4．① 5（2分） ② 4（3分） ③答图1（5分）答图2（3分）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：①由图知，电压表的读数为2.30 V，根据欧姆定律，L的电阻RL＝＝Ω＝5 Ω；②电压表与电阻R2串联，电压表两端的电压3 V，根据串联电路电阻与电压的关系，电阻R2两端的电压为1 V，灯泡L两端的电压为电压表和电阻R2两端的电压之和，即为4 V；③为了使电流表读数准确，电流表应用A2，因其量程为0.6A，不能测量0.7A，所以应与A2并联一个定值电阻R1，具体电路图见答案。‎ 考点：欧姆定律，串联电路的关系，并联电路的关系，电路图画法 点评：学生能熟练运用欧姆定律，串联电路的关系，并联电路的关系去分析问题。‎ R1 A2 BD ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）根据小灯泡的额定电流值可以确定电流表应选A2；电阻的额定电流为0.5A，加在它上面的最大电压为6V，所以仪器不能正常使用，滑动变阻器应选R1；‎ ‎（2）由于灯泡的电阻很小，为了减小实验的误差，电流表要采用外接的方法；由于电压要从零开始变化，所以滑动变阻器要采用分压的接法；根据灯泡的伏安特性曲线，找出灯泡和内电阻的总电压为4V的点，可知此时的灯泡的电压和电流，从而可以求得灯泡的功率．‎ 电路如图所示．‎ ‎（3）从图象可以看出灯泡电阻是在变化的，因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，根据这一点对各个选项逐一分析．根据公式知道，图A表示，灯泡的电阻大小不变；不合题意；图B表示灯泡的电阻随温度的升高而增加符合题意；根据公式可知，图C表示，灯泡的电阻大小不变；不合题意；图D表示灯泡的电阻随温度的升高而变大；符合题意．‎ 故选BD．‎ 考点：“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验、电功、电功率．‎ 点评：本题考查根据图象法来判断影响灯泡电阻大小的因素，要知道影响灯泡大小的因素有材料、长度、横截面积和温度；灯泡的电阻温度的升高而变大．‎ ‎8．在用伏安法描绘这个灯泡的I一U图线的实验中，电压要从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法 A D E ‎ ‎ ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据滑动变阻器分压及限流接法的不同作用，结合题意选择滑动变阻器的接法；由电流表、电压表与灯泡内阻间的大小关系确定电流表的接法；仪表的选择应本着安全准确的原则；电压表要测量灯泡两端的电压，故应通过灯泡的额定电压值判断需要的电压表；由流过灯泡的电流判断需要的电流表；由题意判断需要的滑动变阻器。‎ ‎【详解】‎ ‎(1) 在用伏安法描绘这个灯泡的I一U图线的实验中，电压要从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，所以电路图选用图甲；‎ ‎(2) 因灯泡的额定电压为4V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于4V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用0～5V的电压表，故选A；‎ 由P=UI得，灯泡的额定电流I=，故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；‎ 而由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E；‎ ‎(3)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示 ‎。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查实验中的仪表选择及接法的选择；应注意滑动变阻器分压及限流接法的区别及应用，同时还应明确内外接法的不同及判断。‎ ‎（1）C D G （2）B （3）如图：‎ ‎ ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）从测量精确度考虑，小灯泡的额定电压为，所以电压表选取量程为的，小灯泡的额定电流，所以电流表选取量程为的，最大阻值为的滑动变阻器接入电路测量误差较大，所以选取最大阻值为的滑动变阻器，故选C、D、G； （2）由于要研究小灯泡在不同电压下的功率，所以电压和电流需从0开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法，灯泡的电阻，远小于电压表内阻，与电流表内阻相当，属于小电阻，故采取电流表的外接法，电流图如下：‎ ‎ （3）电压表量程为，所以1格等于，所以电压表读数为，电流表量程为，所以1格等于，所以电流表读数为，。 点睛：解决本题的关键掌握器材选取的原则，掌握滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，以及电流表内外接的区别。‎