高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 微專題56 實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線
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實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線 考點(diǎn)及要求:(1)伏安法測(cè)電阻;(2)電路設(shè)計(jì):內(nèi)、外接法、滑動(dòng)變阻器的分壓與限流;(3)數(shù)據(jù)處理. 1.在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)器材如下: 圖1 待測(cè)小燈泡(2.5 V,0.5 A); 雙量程電壓表(中間接線柱3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ;右邊接線柱15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ); 雙量程電流表(中間接線柱0.6 A,內(nèi)阻約為0.125 Ω;右邊接線柱3 A,內(nèi)阻約為0.025 Ω); 滑動(dòng)變阻器(20 Ω,2 A); 電源(電動(dòng)勢(shì)約為3 V,內(nèi)阻未知); 開關(guān)一個(gè); 導(dǎo)線若干. (1)甲同學(xué)選擇合適的器材,連好實(shí)物圖如圖1所示,乙同學(xué)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了多處錯(cuò)誤,請(qǐng)指出(至少2處): ________________________________________________________________________. (2)兩同學(xué)改正錯(cuò)誤,正確連線后,測(cè)出如下表所示的7組I、U數(shù)據(jù),請(qǐng)你在圖2坐標(biāo)紙上建立I-U坐標(biāo)系,標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn),繪出小燈泡的伏安特性曲線. 次數(shù)n 1 2 3 4 5 6 7 電壓/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 電流/A 0 0.08 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20 圖2 (3)根據(jù)繪出的小燈泡的伏安特性曲線,該小燈泡在電壓為1.8 V時(shí)的實(shí)際電阻約為________Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,下列判斷正確的是( ) A.系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的,電壓越大誤差越大 B.系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的,電流越大誤差越大 C.系統(tǒng)誤差主要是由忽略電源內(nèi)阻引起的,電源內(nèi)阻越大誤差越大 D.系統(tǒng)誤差主要是由電表讀數(shù)時(shí)的估讀引起的,電壓越大誤差越大 2.某實(shí)驗(yàn)小組描繪規(guī)格為“2.5 V 0.6 W”的小燈泡的I-U特性曲線.實(shí)驗(yàn)室提供下列器材: A.電流表A1(量程為0~25 mA,內(nèi)阻約0.2 Ω) B.電流表A2(量程為0~300 mA,內(nèi)阻約1 Ω) C.電壓表V1(量程為0~3 V,內(nèi)阻約5 kΩ) D.電壓表V2(量程為0~15 V,內(nèi)阻約15 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,額定電流1.5 A) F.滑動(dòng)變阻器R2(0~1 000 Ω,額定電流0.5 A) G.直流電源(電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻忽略不計(jì)) H.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)在小燈泡接入電路前,使用多用電表直接測(cè)量小燈泡的電阻,則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至________擋進(jìn)行測(cè)量.(填選項(xiàng)前的字母) A.直流電壓10 V B.直流電流5 mA C.歐姆“100” D.歐姆“1” (2)實(shí)驗(yàn)中所用的電流表應(yīng)選______;電壓表應(yīng)選______;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__________.(只需填器材前面的字母代號(hào)) (3)若采用如圖3所示的電路描繪小燈泡的伏安特性曲線,電壓表的右端應(yīng)與電路中的______點(diǎn)相連.(選填“a”或“b”) 圖3 (4)開關(guān)閉合之前,圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于________端.(選填“c”“d”或“cd中間”) (5)測(cè)量后,該小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用Excel擬合出小燈泡的I-U特性曲線如圖4所示.請(qǐng)根據(jù)曲線確定小燈泡兩端電壓為1.5 V時(shí),其實(shí)際功率P=________W. 圖4 (6)該小組按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)出正確電路圖并正確連線后,閉合開關(guān),慢慢增大小燈泡的電壓,發(fā)現(xiàn)剛開始時(shí)兩電表指針均偏轉(zhuǎn),但小燈泡不發(fā)光,請(qǐng)簡(jiǎn)要分析原因:________________________________________________________________________. 3.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的額定電壓為2.5 V,額定功率為0.5 W,此外還有以下器材可供選擇: A.直流電源3 V(內(nèi)阻不計(jì)) B.直流電流表0~300 mA(內(nèi)阻約為5 Ω) C.直流電流表0~3 A(內(nèi)阻約為0.1 Ω) D.直流電壓表0~3 V(內(nèi)阻約為3 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器100 Ω,0.5 A F.滑動(dòng)變阻器10 Ω,2 A G.導(dǎo)線和開關(guān) 實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測(cè)量. (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均填寫儀器前的字母) (2)在圖5所示的虛線框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖(虛線框中已將所需的滑動(dòng)變阻器畫出,請(qǐng)補(bǔ)齊電路的其他部分,要求滑片P向b端滑動(dòng)時(shí),燈泡變亮); 圖5 圖6 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出的小燈泡的I-U圖線如圖6所示.由此可知,當(dāng)電壓為0.5 V時(shí),小燈泡的燈絲電阻是________Ω; (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可以繪制小燈泡的電功率P隨其兩端電壓U或電壓的平方U2變化的圖像,在圖7中所給出的甲、乙、丙、丁圖像中可能正確的是________.(選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”) 圖7 4.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,要測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3 V 1.5 W”的燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流,現(xiàn)有如下器材: A.直流電源3 V(內(nèi)阻可不計(jì)) B.直流電流表0~600 mA(內(nèi)阻約0.5 Ω) C.直流電壓表0~3 V(內(nèi)阻約3 kΩ) D.滑動(dòng)變阻器(10 Ω,1 A) E.滑動(dòng)變阻器(1 kΩ,300 mA) F.開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器選用________(填“D”或“E”). U/V 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 I/A 0 0.17 0.30 0.39 0.45 0.49 (2)表格中的各組數(shù)據(jù)是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在如圖8所示的方格紙上作出該燈泡的伏安特性曲線. 圖8 (3)如圖9所示,將兩個(gè)這樣的燈泡并聯(lián)后再與5 Ω的定值電阻R0串聯(lián),接在電壓恒定為4 V的電路上,每個(gè)燈泡的實(shí)際功率為______W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 圖9 5.某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究電器元件Z的伏安特性曲線.他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件Z兩端的電壓與通過(guò)它的電流的數(shù)據(jù)如下表: U/V 0.00 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 現(xiàn)備有下列器材: A.內(nèi)阻不計(jì)的6 V電源; B.量程為0~3 A的內(nèi)阻可忽略的電流表; C.量程為0~0.6 A的內(nèi)阻可忽略的電流表; D.量程為0~3 V的內(nèi)阻很大的電壓表; E.阻值為0~10 Ω,額定電流為3 A的滑動(dòng)變阻器; F.開關(guān)和導(dǎo)線若干. (1)這個(gè)學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選________(填器材前面的字母). (2)請(qǐng)你從下面的實(shí)驗(yàn)電路圖中選出最合理的一個(gè)________. (3)利用表格中數(shù)據(jù)繪出的電器元件Z的伏安特性曲線,如圖10甲所示,分析曲線可知該電器元件Z的電阻隨U變大而________(填“變大”、“變小”或“不變”). 圖10 (4)若把用電器Z接入如圖乙所示的電路中時(shí),電流表的讀數(shù)為0.150 A,已知A、B兩端電壓恒為2 V,則定值電阻R0阻值為________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案解析 1.(1)①滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤,應(yīng)改成分壓式接法. ②電壓表量程錯(cuò)誤,應(yīng)選用3 V的量程; ③電流表位置接錯(cuò),應(yīng)采用外接法. (2)見解析圖 (3)10.3(0.3) (4)A 解析 (1)由于是測(cè)繪小燈泡(2.5 V,0.5 A)的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn),故電壓表的量程選用3 V即可,要求電壓從“0”開始所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法;小燈泡的阻值小,故電流表應(yīng)采用外接法. (2)如圖所示 (3)在圖中找到相應(yīng)的點(diǎn),即在U=1.8 V時(shí)的電流為I=0.175 A,則電阻R= Ω≈10.3 Ω. (4)由于電流表外接,其示數(shù)包括了流經(jīng)電壓表的電流,比小燈泡的實(shí)際電流大,故這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于電壓表的分流,故A選項(xiàng)正確. 2.(1)D (2)B C E (3)a (4)c (5)0.33 (6)電壓(電流)較小時(shí),燈絲的溫度較低,達(dá)不到發(fā)光的溫度 解析 (1)測(cè)小燈泡的電阻,需用歐姆擋;由P=,得R== Ω≈10 Ω,因此選D. (2)I== A=0.24 A=240 mA,此為額定電流,電流表A1量程太小,因此選A2.小燈泡的額定電壓為2.5 V,如用0~15 V量程的電壓表,則測(cè)量誤差太大,應(yīng)選用0~3 V量程的電壓表.描述小燈泡的I-U特性曲線,要求I、U值由零開始變化,且范圍盡可能大些,應(yīng)選用分壓電路,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值范圍較小的R1. (3)因?yàn)镽x<,即電流表的分壓作用比較明顯,因此用電流表外接法,電壓表右端應(yīng)與a點(diǎn)相連. (4)開關(guān)閉合前,滑片應(yīng)置于c端,使得接通開關(guān)時(shí),小燈泡兩端電壓由0開始變化,且保證小燈泡安全. (5)由I-U圖像可得U=1.5 V時(shí),I=0.22 A,P=UI=1.50.22 W=0.33 W. (6)電表指針偏轉(zhuǎn),說(shuō)明小燈泡兩端有電壓且小燈泡是通路,因?yàn)閯傞_始時(shí)電壓、電流較小,燈絲溫度較低,還沒(méi)達(dá)到發(fā)光溫度. 3.(1)B F (2)見解析圖 (3)5.0 (4)甲、丙 解析 (1)燈泡的額定電流I== A=200 mA,故電流表選擇B;因本實(shí)驗(yàn)只能用分壓式接法,故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻F; (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可知,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,并且測(cè)量電路應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的左半部分并聯(lián);電流表采用外接法,原理圖如圖所示: (3)由畫出的伏安特性曲線可知,U=0.5 V時(shí),電流I=0.10 A,則對(duì)應(yīng)的電阻R== Ω=5.0 Ω; (4)由P=可知,P與U為二次函數(shù)關(guān)系,圖像開口向上,故甲正確;P與U2在R不變時(shí)為正比例關(guān)系,由于R隨電壓的增大而增大,故丙圖正確. 4.(1)D (2)見解析圖 (3)0.30 解析 (1)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D; (2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后作出圖像如圖所示; (3)設(shè)燈泡兩端的電壓為U,通過(guò)每個(gè)燈泡的電流為I,則U=4-2IR0=4-25I=4-10I,即U=4-10I,在燈泡的I-U圖像中作出此函數(shù)圖像如圖所示,由圖像可知,U=1.0 V,I=0.3 A,每個(gè)燈泡消耗的實(shí)際功率P=UI=0.30 W. 5.(1)C (2)D (3)變大 (4)6.7 解析 (1)由題中數(shù)據(jù)表可知,電路中的最大電流為0.215 A,所以電流表應(yīng)選擇C. (2)從題中數(shù)據(jù)表可知要求電流從零開始變化,所以變阻器應(yīng)采取分壓式接法;由于電流表與電壓表均為理想電表,所以電流表采用外接法和內(nèi)接法均可,故選D. (3)I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),由圖像可知元件電阻隨U的變大而變大. (4)從表格中可看出當(dāng)電流為0.150 A時(shí),用電器Z兩端的電壓為1 V,所以定值電阻 R0== Ω≈6.7 Ω.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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