2017年10月18日 描绘小灯泡的伏安特性曲线-试题君之每日一题君2017-2018学年上学期高三物理期中复习 12页

‎10月18日 描绘小灯泡的伏安特性曲线 高考频度：★★★★☆‎ 难易程度：★★★☆☆‎ 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，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，小灯泡亮度能发生变化，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灯泡的U–I图线如图实所示，将小灯泡和电阻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所示，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 ‎【参考答案】（1）g　（2）0.8　（3）AC ‎【试题解析】（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。‎ ‎【知识补给】‎ 控制电路：滑动变阻器的接法 限流接法 分压接法 电路图 电压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E xk*w ≤I≤ ‎0≤I≤ 电流调节范围 适用条件 待测电阻与滑动变阻器总阻值相当或比滑动变阻器总阻值小 待测电阻比滑动变阻器总阻值大 要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有：‎ 直流电源（电压为4 V）；‎ 电流表（量程为0~0.6 A，内阻约0.5 Ω)；‎ 电压表（量程为0~3 V，内阻约3 kΩ)；‎ 电键一个、导线若干。‎ ‎（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_______（填字母代号）。‎ A．滑动变阻器（最大阻值10 Ω，额定电流1 A）‎ B．滑动变阻器（最大阻值1 kΩ，额定电流0.3 A）‎ ‎（2）如图为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接。‎ ‎（用黑色水笔画线表示对应的导线）‎ ‎（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。由曲线可知小灯泡的电阻随电压增大而____________（填“增大”、“不变”或“减小”）‎ ‎（4）如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图所示，请结合图线算出此时小灯泡的电阻是 Ω（保留两位有效数字）。‎ ‎（5）根据实验得到的小灯泡伏安特性曲线，下列分析正确的是______________。‎ A．测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电压表内阻引起 B．测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电流表内阻引起 C．测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电压表内阻引起 D．测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电流表内阻引起 某研究性学习小组的同学们设计了描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，待测小灯泡的额定电压为3.8 V。要求测量结果尽量精确，并绘制出小灯泡两端电压在0~3.8 V范围内完整的伏安特性曲线。‎ ‎（1）若实验室的电压表、电流表和滑动变阻器都满足实验要求，则在如图1所示的两种实验方案中，应选择 图所示电路进行实验。（选填“甲”或“乙”）‎ ‎（2）若实验中只提供了量程为3V，内阻为3 000 Ω的电压表V1，为了绘制完整的伏安特性曲线，需要将电压表V1改装成量程为4 V的电压表V2，则应将电压表V1 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为_______Ω的定值电阻，才能实现改装的要求。‎ ‎（3）小组的同学们正确描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，根据这个特性曲线，同学们对小灯泡的实际功率与其两端的电压的关系，或与通过其电流的关系，猜想出了如图3所示的关系图象，其中可能正确的是 。（选填选项下面的字母序号）‎ ‎（4）某同学将该小灯泡接在一个电动势为3.0 V、内阻为5.0 Ω的电源上，组成一个闭合电路，则此时该小灯泡实际功率约为 W。（保留2位有效数字）‎ 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，利用实验得到了8组数据，在图中所示的I–U坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。‎ ‎（1）根据图线的坐标数值，请在图中选出该实验正确的实验电路图　　　　（选填“甲”或“乙”）。‎ ‎（2）根据所选电路图，请在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路。‎ ‎（3）由伏安特性曲线，该小灯泡的电阻随电压的升高而　　　　。（选填“增大”、“减小”或“不变”）‎ ‎（4）根据伏安特性曲线，可判断出图中正确的关系图象是________（图中P为小灯泡功率，I为通过小灯泡的电流））‎ ‎（5）将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R=10 Ω的定值电阻串联，接在电动势为8 V、内阻不计的电源上，如图所示。闭合开关S后，则电流表的示数为 A，两个小灯泡的总功率为 W。‎ 某学习小组在描绘标有“8.0 V，3.8 W”的小灯泡灯丝电阻的伏安特性图线时，实验室给出一块电压表V（量程10 V，内阻约4 kΩ）和两块电流表：A1（量程100 mA，内阻约2 Ω）和 A2 （量程0.6 A，内阻约0.3 Ω），则选择电流表______进行试验测量。甲、乙两同学利用电压表和选定的电流表采用不同的连接电路测出相应的电压和电流描绘出的伏安特性图线如下图①、②所示，则图线______更准确。‎ 要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有： ‎ 电池组（电动势为4.5 V，内阻约1 Ω）；‎ 电流表（量程为0~250 mA，内阻约5 Ω）；‎ 电压表（量程为0~3 V，内阻约3 kΩ）；‎ 开关一个、导线若干。‎ ‎（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______（填字母代号）。‎ A．滑动变阻器（最大阻值20 Ω，额定电流1 A）‎ B．滑动变阻器（最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A）‎ ‎（2）实验的电路图应选用下列的图______（填字母代号）。‎ ‎（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是______W。‎ ‎【参考答案】‎ ‎（1）A　（2）如图所示 （3）增大 （4）12 （5）C ‎（1）由于采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A。‎ ‎（2）描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡正常发光时的电阻为：R== Ω=15 Ω，电流表内阻约为0.5 Ω，电压表内阻约为3 kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示：‎ ‎（1）甲 （2）串联 1 000 （3）AB （4）0.38（0.36~0.42均算对）‎ ‎（1）由于实验是测量小灯泡的伏安特性曲线，电压需要从0开始测量，故供电电路需要用分压式，则甲电路是正确的；‎ ‎（4）在灯泡的伏安特性曲线上，我们再做出电源的伏安特性直线，因为电源的伏安特性为U=–Ir+E=–I×5 Ω+3 V，其与灯泡的曲线的交点即为灯泡的两端电压和电流，得到U=2 V，I=0.19 A，故小灯泡的实际电功率为P=0.38 W。‎ ‎【名师点睛】最后一问，求小灯泡的电功率有一定的难度，对于这种电阻变化的电路，由于小灯泡的电阻不确定，所以我们需要通过画电源的电压与电流的特性直线与确定它们的电流，与小灯泡的电压。‎ ‎（1）甲　（2）如图 （3）增大　（4）D　（5）0.6 1.2‎ ‎（1）观察图象，电压等于0处描点，说明电压可以从0开始调节，所以滑动变阻器为分压式连接，所以甲电路图正确。‎ ‎（2）小灯泡和电流表串联，滑动变阻器分压式连接，也就是滑动变阻器一部分与灯泡并联，剩余的一部分串联，电路实物连线如答案。‎ ‎（3）根据图7可判断图象斜率逐渐变小，而图象斜率即，斜率变小即电阻变大。‎ ‎（4）根据电功率，图象斜率即电阻，由于电阻随功率增大而增大，所以斜率变大，如图象D。‎ ‎（5）设灯泡电流为，电压为，则闭合回路，对照图7的图象，可判断，。电流表示数为，两个小灯泡功率。‎ A2 ②‎ 据题意，小灯泡额定电压为8 V，额定功率为3.8 W，则额定电流为，所以电流表应该选择A2；据可知应该实验外接法测量更准确，而外接法电流表测量的电流偏大，当电压相同时电流偏大的是图②。‎ ‎ ‎