专题7：小灯泡的伏安特性曲线-期末专项汇编-高中物理人教版必修三

专题7：小灯泡的伏安特性曲线1.为了测定小灯泡的伏安特性曲线，需要测得的电压范围尽可能大些，误差小些，为此，下列电路合适的是()2.如图甲所示为分压器电路图，已知电源电动势为E，内电阻不计，变阻器总电阻为R0＝50Ω。闭合电键S后，负载电阻RL两端的电压U随变阻器a端至滑动触头间的阻值Rx变化而改变。当负载电阻分别为RL1＝200Ω和RL2＝20Ω时，关于负载电阻两端的电压U随Rx变化的图线大致接近图乙中的哪条曲线，下列说法中正确的是()A．RL1大致接近曲线①，RL2大致接近曲线②B．RLl大致接近曲线②，RL2大致接近曲线①C．RL1大致接近曲线③，RL2大致接近曲线④D．RL1大致接近曲线④，RL2大致接近曲线③3.（多选）用伏安法测未知电阻时，若不知道的阻值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路按如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化隋况，那么()A．若电流表示数有显著变化，S应接aB．若电流表示数有显著变化，S应接bC．若电压表示数有显著变化，S应接aD．若电压表示数有显著变化，S应接b4．分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一待测电阻，图甲中两电表的示数分别为3V、4mA；图乙中两电表的示数分别为4V、3.8mA，则待测电阻Rx的真实值()略小于1kΩ略小于750Ω略大于1kΩ略大于750Ω5．如图所示，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法错误的是()A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B．甲图中R测>R真，乙图中R测<R真C．甲图中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R≪RV，故此法测较小电阻好D．乙图中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫RA，故此法测较大电阻好6．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡的规格为“6V3W”，其他供选择的器材有：A．电压表(量程6V，内阻20kΩ)B．电压表(量程20V，内阻60kΩ)C．电流表(量程3A，内阻0.2Ω)D．电流表(量程0.6A，内阻1Ω)E．滑动变阻器R1(0～1000Ω，0.5A)F．滑动变阻器R2(0～20Ω，2A)G．学生电源E(6～8V)H．开关S及导线若干实验中要求电压表示数在0～6V范围内变化，读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便绘出伏安特性曲线．在上述器材中，电压表应选用________，电流表应选用__________，变阻器应选用__________，并画出实验原理图．7.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：A．小灯泡L（3V、1.8W）；B．滑动变阻器R（0－10Ω，额定电流1.5A）；C．电压表V1（量程：0－3V，RV＝5kΩ）；D．电压表V2（量程：0－15V，RV＝10kΩ）；E．电流表A1（量程：0－0.6A，RA＝0.5Ω）；F．电流表A2（量程：0－3A，RA＝0.1Ω）；G．铅蓄电池、电键各一个，导线若干；实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压。（1）为了减少误差，实验中应选电压表，电流表；（2）在实验中，电流表应采用法（填“内接”或“外接”）；（3）请在图虚线框内按要求设计实验电路图（部分线已画好）（4）某同学实验后作出的I－U图象如图所示，请分析该图象形成的原因是：8.某学习小组欲探究小灯泡（“3V1.5W”）的伏安特性，可提供实验器材如下：A．电池组：电动势约4.5V，内阻可不计B．双量程的电压表：V1：量程为0～3V，内阻约为3kΩ；V2：量程为0～15V，内阻约为15kΩC．双量程的电流表：A1：量程为0～0.6A，内阻约为1Ω；A2：量程为0～3A，内阻约为0.1ΩD．滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω、允许通过最大电流为2AE．开关S，导线若干在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：（1）根据以上器材，用笔画线代替导线将图中实物图连接成完整电路。（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到________端（选填“A”或“B”）。（3）调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表，请在图所示的坐标纸上画出小灯泡的U－I图线。组数1234567U/V00.280.580.921.502.003.00I/A00.10.200.300.400.450.49根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为________Ω（结果保留2位有效数字）。9．某同学要研究一小灯泡L(3.6V，0.30A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200mA，内阻Rg1＝10.0Ω)，电流表A2(量程500mA，内阻Rg2＝1.0Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)、电源E(电动势4.5V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝，流过小灯泡的电流I＝.为保证小灯泡的安全，I1不能超过mA．(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得，当I1＝173mA时，灯丝电阻R＝Ω(保留1位小数)．(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于Ω(保留1位小数)．10.研究灯泡L(3.8V,1.8W)的伏安特性，并测出该灯泡在额定电压下正常工作时的电阻值，检验其标示的准确性．(1)选出既满足实验要求，又能减小误差的实验电路图____．(2)请按电路图连接好图1中的实物图．(3)实验后作出的I­U图象如图2所示，图中曲线弯曲的主要原因是_________________．(4)根据所得到的图象，求出它在额定电压(3.8V)下工作时的电阻值R＝________Ω.这个测量值比真实值偏________(填“大”或“小”)．11.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”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3V(内阻可不计)B．直流电流表0～600mA(内阻约0.5Ω)C．直流电压表0～3V(内阻约3kΩ)D．滑动变阻器(10Ω，1A)E．滑动变阻器(1kΩ，300mA)F．开关，导线若干(1)本实验中滑动变阻器选用______(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2V，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0.3A，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________．(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/V00.51.01.52.02.5I/A00.170.300.390.450.4912.某学习小组通过实验来研究用电器Z的伏安特性．他们在实验中测得用电器Z两端的电压与通过Z的电流的数据如下表：U/V0.00.20.51.01.52.02.53.0I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻约为10kΩ)B．电压表(0～10V，内阻约为20kΩ)C．电流表(0～0.3A，r1＝1Ω)D．电流表(0～0.6A，r2＝0.4Ω)E．滑动变阻器(5Ω，1A)F．滑动变阻器(500Ω，0.2A)实验中电压表应选用____________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(2)请根据题中信息，在方框内画出电路图．(3)利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图所示．请分析该图象形成的原因是________________________．参考答案与解析1.D2.C3.BC4.D 5.B6.答案V1A2R2电路图见解析图解析小灯泡为“6V3W”，额定电压为6V，额定电流为0.5A，即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5A，最大电压不超过6V．在选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则即量程要大于所测电流或电压值；精确原则是量程要尽量小，量程越小测量越精确．故电流表应选A2，电压表应选V1.滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则，“安全”即流过滑动变阻器的最大电流(I≈eq\f(E,R))应小于允许通过的最大电流；“调节方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻．本实验中小灯泡在正常工作时的电阻R灯＝eq\f(U2,P)＝eq\f(62,3)Ω＝12Ω，故应选用R2.7、CE外电阻变大8.【答案】（1）见解析（2）A端（3）见解析（4）2.7Ω（2.6Ω～2.8Ω均可）（2）为了让电压值从零开始调节，由图可知测量电路与滑动变阻器的左侧并联，故开始时滑片应滑到A端。（3）根据描点法可得出对应的伏安特性曲线如图所示。作出过原点的切线，如图所示，常温下的电阻即图线过原点的切线的斜率，则R＝eq\f(0.27,0.1)Ω＝2.79.(1)根据电路图连接实物图如图所示(2)①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有U＝I1(Rg1＋R0)；②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为I＝I2－I1；③因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180mA；(3)根据表中数据可知当I1＝173mA时，I2＝470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U＝3.46V；流过小灯泡的电流为I＝297mA＝0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为R＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.46,0.297)Ω＝11.6Ω；(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，此时结合①有3.6＝0.2×(10＋R0)，解得R0＝8Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8Ω.10.【答案】：(1)丙(2)见解析(3)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大(4)7.6小【解析】：(1)描绘小灯泡伏安特性曲线，电压应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；根据欧姆定律可知，灯泡电阻R＝eq\f(U2,P)≈8Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，图丙正确．(2)根据电路图连接实物图，如图所示：(3)由图可知，图象的斜率越来越小，则说明小灯泡的电阻随着温度的升高而增大．(4)小灯泡在额定电压(3.8V)下工作时的电流为0.5A，灯泡电阻值R＝eq\f(U,I)＝7.6Ω.由于电压表的分流作用使得电流表的示数大于通过电阻的实际电流，算出的电阻值偏小．11.【答案】：(1)D(2)dhg(3)如图【解析】：(1)因描绘小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，为调节的方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选D.(2)电压表有示数，说明电路为通路，而小灯泡不亮，