高考物理一轮复习 第7章 电路 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线习题

1、实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线一、基本实验要求1实验原理(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出IU图象(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系2实验器材小灯泡“3.8 V，0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔3实验步骤(1)画出电路图(如图甲)(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路(3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中(4)数据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系在坐

2、标纸上描出各组数据所对应的点将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线二、规律方法总结1滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围UE0UE负载R上电流的调节范围I0I2.两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)3实验器材选取(1)原则：安全；精确；操作方便(2)具体要求电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流干电池中电流一般不允许超过0.6 A.用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电

3、流电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上4注意事项(1)电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法(2)滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出UI图象，要求测出多组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法(3)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压5误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值(2)测量时读数带来误差(3)在

4、坐标纸上描点、作图带来误差1(2015·浙江卷)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图图甲图乙(1)根据图甲画出实验电路图(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V所示读数为：_，_，_，_两组数据得到的电阻分别为_和_解析：(1)从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，故电路图如图所示(2)电流表的量程为0.6 A，所以每小格表示的分度值为0.02 A，故的读数为0.10 A，的读数为0.24 A电压表的量程为3 V，则每一小格表示0.1 V，所以的读数

5、为2.00 V，的读数为0.27 V.电压小，两端的电流小，故为同一组数据，故得到的电阻为R2.7 .为另外一组数据，故得到的电阻为R8.3 .答案：(1)见解析图(2)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V(8.3±0.1) 和(2.7±0.1) 2(2016·益阳模拟)某学习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 V0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r20.2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动

6、变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干甲同学设计了如图甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为_.乙同学又设计了如图丙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.学习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供器材，在图丁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解析：电压表的示数U2.30 V，所以灯泡L的电阻RL 5 .由题图知电压表V与R2串联，根据串联分压，当电压表V的示数为3 V时，R2两端的电压U2

7、R2×3 000 V1 V，所以灯泡两端的电压UUVU2(31) V4 V.要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0 V，电流表的量程应变为0.7 A，因此将电压表V与标准电阻R2串联改装成量程为4.0 V的电压表，将电流表A2与标准电阻R1并联改装成量程为0.6 A A0.72 A的电流表故虚线框内实验电路如图所示答案：54见解析图3(2016·廊坊模拟)一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样现要描绘小灯泡03 V的伏安特性曲线实验器材有：A最大阻值为10 的滑动变阻器B电动势为6 V、内阻约为1.0 的电源C量程为0.6 A、内阻约为1.

8、0 的电流表A1D量程为3 A、内阻约为0.1 的电流表A2E量程为3 V、内阻约为6 k的电压表V1F量程为15 V、内阻约为10 k的电压表V2G开关、导线若干(1)电压表应选用_；电流表应选用_(将选项代号的字母填在横线上)(2)在该实验中，设计了如图所示的四个电路为了减小误差，应选取的电路是_(将选项代号的字母填在横线上)(3)以下是该实验的操作步骤：A将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；B调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大；C闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U1，I1)，移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一

9、组(U，I)值，共测出12组数据；D按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改_.解析：(1)因为小灯泡的额定电压为3 V，故电压表选E；小灯泡的额定电流I A0.5 A，故电流表选C.(2)小灯泡在额定电压下的电阻R6 ，由于>，故电流表外接描绘伏安特性曲线时，电压从零开始，需用滑动变阻器的分压式接法，选C.答案：(1)EC(2)C(3)步骤B不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤D有错，应为按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来4(2016·大连模拟)有一只标

10、值为“2.5 V，x W”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率(1)已知小灯泡的灯丝电阻约为5 ，请先在图甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路(2)开关S闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于_(填“A端”“B端”或“AB正中间”)(3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为_W.解析：(1)小灯泡电阻较小，所以，电流表外接，电路图及实物图见答案(2)开关S闭合前，被测电路两端电压应最小，滑片应置于B端(3)由题图丙知，灯泡两

11、端额定电压为2.5 V时，电流为I0.44 A，所以灯泡的额定功率PUI2.5×0.44 W1.1 W.答案：(1)如图甲所示实物连线如图乙所示(注：任何一个地方错误均不可)(2)B端(3)1.11(2015·广东卷)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等使用多用电表粗测元件X的电阻选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_ .据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依

12、次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验图(d)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和电阻r，如图(e)所示闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图(d)可算得E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)解析：读数为10，欧姆挡“×1”，故电阻为10×1 10 .采用外接法的原因是RX10 < ，电流表的分压作用影响大，应使用电流表外接法当P向右边滑动时，未知元件上分到的电压增大，因

13、此电流增大由图(d)可知，Y的电压与电流的比值并不固定，因此是非线性元件由图(d)可知，RX10 ，由闭合电路欧姆定律EUr可得，当S2闭合时，E3r，当S2断开时有E1(r21)(此时把R当作电源内阻)，联立解得E3.2 V，r0.50 .答案：10b增大Y3.20.502(2016·运城模拟)有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻0.4 )D电流表(00.6 A，内阻1 )E滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许最大电流为2 A

14、)F滑动变阻器(最大阻值为500 ，允许最大电流为1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是_.(2)实验中所用电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)解析：(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据(2)因小灯泡额定电压为4 V，015 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选05 V的A；小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 ，调节不

15、方便，故应选滑动变阻器E；又因RVRA>R，所以电流表应外接答案：(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE3(2016·沈阳模拟)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V，1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 .(1)准备使用的实物电路如图所示请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最

16、后整理好器材(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示请指出图象中不恰当的地方_.解析：(1)从PU2图象上描出的点可知，小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压电路根据PIU知，通过小灯泡的最大电流I0.6 A，故电流表选00.6 A的量程实物电路如答案中图所示(2)由小灯泡规格可知，小灯泡允许通过的最大电流为0.6 A，故要求接入R1后，电路中的总电流要不小于0.6 A，根据I得总电阻R 20 ，故R1应选10 的定值电阻(3)为了实验仪器的安全，防止电源短路及误将电源与其他电路接通，所以断开开关后，先拆除电池两端的导线，再拆除其他导线(4)从坐

17、标纸上所描点可以看出这些点不近似在一条直线上，应为曲线，小明作出了一条直线不合适作图时应使这些点占据整个坐标纸，而小明的横坐标只用了一半，所以小明横坐标的标度选择不合适答案：(1)如图所示(2)10(3)电池(4) 图线不应画为直线，横坐标的标度选择不合适4(2015·福建卷)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；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；该小组描绘的伏安特性曲线如

18、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 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：实物图如图所示；由图知电流表量程为0.6 A，所以读数为0.44 A；电源内阻为1 ，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压为1.5 V，由图知当小电珠电压1.5 V时电流约为0.38 A，此时电阻约为R3.95 ，并联后的总电阻为1 ，所以需要4个小电珠，小电珠消耗的总功率约为P W2.25 W.答案：见解析图0.4442.255(2016·日照模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线

19、”的实验中，所用小灯泡标有“3.8 V，0.3 A”字样，并提供有以下器材：A电压表V(05 V，内阻约5 k)B电流表A1(050 mA，内阻约2 )C电流表A2(0500 mA，内阻约1 )D滑动变阻器R1(010 )E滑动变阻器R2(02 k)F直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)G开关S及导线若干(1)为了提高测量的准确度和调节方便：实验中应选用电流表_，滑动变阻器_(填写器材代号)请在下面的虚线框内画出实验电路图(2)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示在另一实验中将此小灯泡接入如图乙所示的电路中，电路中电源电压U(U3.8 V)恒定，在tt0时刻闭合开关

20、S.由电流传感器记录的电流随时间变化的图象(it)可能是下图中的_(填“A”“B”或“C”)图解析：(1)小灯泡的额定电流是0.3 A，所以电流表应该选择C；本实验滑动变阻器采用分压接法，所以滑动变阻器应该选择总阻值较小的，选D.(2)滑动变阻器用分压接法，小灯泡电阻很小，电流表应该用外接法实验电路图见答案图(3)闭合开关之后才有电流，小灯泡灯丝的电阻随着温度的升高而增大，所以电流会变小，选项C正确答案：(1)CD如图所示(2)C6(2016·济南模拟)发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用，如图所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“”号的一端接高电势，带“”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I，所得数据如表所示U/V00.400.801.201.602.002.402.80I/mA00.92.34.36.812.019.030.0(1)实验室提供的器材如下：A电压表(量程03 V，内阻约10 k)B电压表(量程015 V，内阻约25 k)C电流表(量程050 mA，内阻约50 )D电流表(量程00.6 mA，内阻约1