2021版高考物理一轮复习考点集训三十四第5节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线含解析 7页

考点集训(三十四)　第5节　实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 ‎1．(多选)如图所示是描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图，电源电动势为E，内阻不计，两电表可看做是理想电表，那么下列说法正确的是(　　)‎ A．闭合开关前变阻器的滑片应滑到最右端 B．闭合开关前变阻器的滑片应滑到最左端 C．将变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮 D．将变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变暗 ‎ ‎[解析] 滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前应使滑片处在输出电压为0的位置，B对，A错．当滑片向右滑动时，小灯泡两端的电压增大，灯泡变亮，C对，D错．‎ ‎[答案] BC ‎2．如图甲是研究小灯泡U－I关系的实验电路，表格中记录的是某次实验的测量数据．‎ 实验 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ U(V)‎ ‎0.0‎ ‎0.2‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ I(A)‎ ‎0.000‎ ‎0.050‎ ‎0.100‎ ‎0.150‎ ‎0.180‎ ‎0.195‎ ‎0.205‎ ‎0.215‎ ‎(1)下列可供选择的电源和滑动变阻器中最合理的组合是________．‎ A．电动势为3 V，内阻为1 Ω的电池组和总阻值为100 Ω 的滑动变阻器 B．电动势为4.5 V，内阻为1.5 Ω的电池组和总阻值为100 Ω的滑动变阻器 C．电动势为3 V，内阻为1 Ω的电池组和总阻值为10 Ω的滑动变阻器 D．电动势为4.5 V，内阻为1.5 Ω的电池组和总阻值为10 Ω的滑动变阻器 E．电动势为4.5 V，内阻为1.5 Ω的电池组和总阻值为150 Ω的滑动变阻器 ‎(2)在按照实验序号的先后得到以上数据的过程中，滑动变阻器的滑片移动的方向是__________(选填“a→b”或“b→a”)．‎ ‎(3)在坐标方格纸内画出小灯泡的U－I曲线．‎ 7‎ ‎(4)分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而________(填“变大”“变小”或“不变”)．‎ ‎(5)将上述小灯泡接入到如图乙所示的电路中，定值电阻R＝24 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，则在这个电路中，小灯泡的电阻大小为______Ω.‎ ‎[解析] (1)因为电压和电流从零开始变化，所以滑动变阻器采用分压接法，因此其总电阻选用小些的，从表格中看到最大电压为3.0 V，所以电源电动势用略大点的．D对．‎ ‎(2)从表格数据看出，小灯泡两端的电压和流过的电流逐渐增大，所以滑动变阻器滑片向右滑，即a→b.‎ ‎(3)描点连线后得到如图线①所示．‎ ‎(4)根据(3)中得到的图象，可知电阻随着流过电流的增大而增大．‎ ‎(5)将定值电阻等效看成电源内阻，则总的电源内阻为r′＝25 Ω，电动势为E＝3 V，根据U＝E－Ir，得U＝3－25I.在U－I图中画出等效电源伏安特性曲线如图线②所示，与小灯泡的伏安特性曲线交于(0.10 A，0.5 V)，解得小灯泡电阻为R灯＝＝ Ω＝5.0 Ω.‎ ‎[答案] (1)D　(2)a→b　(3)曲线见解析图线①　(4)变大　(5)5.0‎ ‎3．LED发光二极管新技术已被广泛应用，如家用节能灯(LED灯)、LED投影仪、LED打印机、LED显示屏等．二极管是一种半导体元件，电路符号为“”，其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻很大．‎ ‎(1)为了测定该二极管的伏安特性曲线，备用了如下一些仪器：‎ A．电压表：内阻约20 kΩ，‎ B．电流表：内阻约200 Ω，‎ C．滑动变阻器(0～20 Ω)，‎ D．滑动变阻器(0～10 kΩ)，及开关导线若干和够用的电源．‎ 那么该实验中滑动变阻器应该选用________．‎ ‎(2)请用这些仪器在方框中画出实验原理图．‎ 7‎ Ｋ ‎(3)某同学记录了以下一些数据：‎ U/V ‎0‎ ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ I/mA ‎0‎ ‎0.9‎ ‎2.3‎ ‎4.3‎ ‎6.8‎ ‎12.0‎ ‎19.0‎ ‎30.0‎ 请在所给坐标中画出其特性曲线．‎ ‎(4)若此发光二极管的最佳工作电流为12 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个R＝________Ω的电阻(保留三位有效数字)，才能使它工作在最佳状态．‎ ‎[解析] ‎ ‎(1)用分压电路，滑动变阻器选C.‎ >，电流表外接．‎ ‎(2)电路如图(右)‎ ‎(3)‎ ‎(4)由I－U图象上可查得12 mA对应2.0 V电压，则 R＝＝ Ω≈83.3 Ω.‎ ‎[答案] (1)C　(2)见解析　(3)见解析　(4)83.3‎ ‎4．某同学合理选用下列器材组成一个电路，同时对两个不同的热敏电阻RA、RB进行了测量，得到了两个热敏电阻的I－U关系曲线，如图所示．‎ 7‎ 在实验中，有以下器材供选择：‎ A．量程为0～50 mA的电流表A1，内阻约10 Ω B．量程为0～0.6 A的电流表A2，内阻约0.05 Ω C．量程为0～3 V的电压表V1，内阻约10 kΩ D．量程为0～6 V的电压表V2，内阻约50 kΩ E．电动势为12 V、内阻不计的直流电源 F．滑动变阻器R1(50 Ω，0.6 A)‎ G．滑动变阻器R2(10 Ω，0.02 A)‎ H．单刀单掷开关一个、导线若干．‎ ‎(1)为了得到热敏电阻完整的I－U关系曲线，请选择合适的实验器材：____________(填器材前的选项字母)．‎ ‎(2)请设计实验电路并把它画到方框中，标明相应的器材代号．‎ Ｋ ‎(3)该同学将RA、RB串联起来，与电压恒为7 V的稳压电源连接，则此时热敏电阻RA和RB消耗的功率之比为________．‎ ‎[答案] (1)ACDEFGH　(2)‎ ‎(3)2∶5‎ ‎5．有一个小灯泡上标有“3 V　0.6 A”字样，现要描绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：‎ A．电压表(0～3 V，内阻约1 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻约5 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻约2 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻约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)在下面的虚线框中画出实验电路图，要求电流、电压能从零开始变化；‎ Ｋ ‎(3)根据你设计的电路图，将下图中的实物连接成实验用的电路；‎ 7‎ ‎(4)在实验中得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)：‎ 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 若将该小灯泡接在电动势为2 V、内阻不计的电池两端，则小灯泡的实际功率是________W.‎ ‎[解析] 小灯泡额定电压为3 V，故电压表应选A，额定电流为0.6 A，故电流表应选D，用分压法，滑动变阻器选E，>选电路表外接法，电路图和实物图分别如下：‎ ‎　‎ 从表中可查到，当灯泡两端电压为2.00 V时，通过它的电流为0.50 A，灯泡功率应为1.00 W.‎ ‎[答案] (1)A　D　E　(2)见解析　(3)见解析　(4)1.00‎ ‎6．某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．‎ ‎(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；‎ ‎(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A；‎ 7‎ ‎　‎ ‎　　　图乙　　　　　　　　　　　　图丙 ‎(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)．‎ ‎[解析] (1)电流表示数要从零开始逐渐增大，滑动变阻器要用分压接法，如图所示．‎ ‎(2)电流表示数为0.44 A.‎ ‎(3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时R外＝r＝1 Ω，I＝＝ A＝1.5 A，U外＝＝1.5 V，即每只小电珠两端的电压为1.5 V，通过图象可知每只小电珠的电流为I0＝0.38 A，n＝≈4(只)；P＝UI0＝0.57 W，P总＝nP＝0.57×4 W＝2.28 W.‎ ‎[答案] (1)见解析　(2)0.44　(3)4　2.28‎ ‎7．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3 V　1.5 W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：‎ A．直流电源3 V(内阻可不计)‎ B．直流电流表0～600 mA(内阻约0.5 Ω)‎ C．直流电压表0～3 V(内阻约3 kΩ)‎ D．滑动变阻器(10 Ω，1 A)‎ E．滑动变阻器(1 kΩ，300 mA)‎ F．开关、导线若干 ‎(1)本实验中滑动变阻器选用________(选填 “D” 或 “E”)．‎ ‎(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如下图所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是________；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线是________；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是________．‎ 7‎ ‎(3)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线．‎ U/V I/A ‎0‎ ‎0‎ ‎0.5‎ ‎0.17‎ ‎1.0‎ ‎0.30‎ ‎1.5‎ ‎0.39‎ ‎2.0‎ ‎0.45‎ ‎2.5‎ ‎0.49‎ ‎[解析] (1)用分压电路，滑动变阻器选D.‎ ‎(2)当电压表示数为2 V，电流表示数为0，小灯泡不亮时，只能是d断路，使灯泡无电流流过，电流表相当于导线，电压表从滑动变阻器上分得2 V电压，电流极小，电流表指示数为0；若电压表示数为0，电流表示数为0.3 A，则只能是h断路；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则说明，滑动变阻器是限流接法，g断路．‎ ‎(3)描点，用平滑曲线连接各点．‎ ‎[答案] (1)D　(2)d　h　g　(3)见解析 7‎