2020屆高考物理總復(fù)習(xí)第八章恒定電流高效演練創(chuàng)新預(yù)測實(shí)驗(yàn)九描繪小電珠的伏安特性曲線含解析新人教版.docx

描繪小電珠的伏安特性曲線1. (2018太原模擬)太陽能是一種清潔、“綠色”能源。在我國上海舉辦的2010年世博會上，大量利用了太陽能電池。太陽能電池在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個太陽能電池在沒有光照時(沒有儲存電能)的I-U特性。所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)S及導(dǎo)線若干。(1)為了達(dá)到上述目的，請將圖甲連成一個完整的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖象，由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時，太陽能電池的電阻_(選填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時，太陽能電池的電阻約為_ ?！窘馕觥?1)實(shí)驗(yàn)電路連接如圖所示。(2)根據(jù)圖象可知太陽能電池的電阻：R= =1.0103 (9651 040 均正確)答案：(1)見解析圖(2)很大1.0103(9651 040)2.影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小。某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的元件Z做實(shí)驗(yàn)，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律。(1)他們應(yīng)選用如圖所示的哪個電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)()(2)由(1)實(shí)驗(yàn)測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)請?jiān)诩讏D中作出元件Z的I-U圖線。U/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803.20根據(jù)Z的I-U圖線可判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？_把元件Z和電阻R接入如圖乙所示的電路中，由實(shí)驗(yàn)測得電阻R的I-U圖線如圖甲中所示。已知電源的電動勢E=1.5 V，內(nèi)阻不計(jì)。閉合電鍵S，電路穩(wěn)定時，元件Z消耗的電功率為_ W?！窘馕觥?1)由測量的數(shù)據(jù)及題目要求可知，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法。因?yàn)樵的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選D圖。(2)描點(diǎn)畫出元件Z的I-U圖線如圖曲線所示，注意在描繪伏安特性曲線時應(yīng)連成平滑的曲線，而不能是折線。如果這些點(diǎn)大致在一條直線上，則應(yīng)描成一條直線，讓不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)。從I-U圖線判斷元件的電阻變化，進(jìn)而判斷材料性質(zhì)，由I-U圖線可知，Z是半導(dǎo)體材料。當(dāng)電流強(qiáng)度為0.80 A時，元件Z兩端的電壓為0.80 V，定值電阻R上的電壓為0.70 V，此時元件Z上消耗的電功率為0.64 W。答案：(1)D(2)見解析圖半導(dǎo)體材料0.64(0.600.68)3.(2018吉林模擬)由金屬絲制成的小電珠Rx阻值會隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，親自動手通過實(shí)驗(yàn)描繪這樣一個小電珠的伏安特性曲線?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)器材有：A.待測小電珠Rx(2.5 V，1.2 W)B.電流表A(00.6 A，內(nèi)阻為1 )C.電壓表V(03 V，內(nèi)阻未知)D.滑動變阻器(010 ，額定電流為1 A)E.電源(E=3 V，內(nèi)阻r=1 )F.定值電阻R0(阻值為5 )G.開關(guān)一個和導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)時，該同學(xué)采用電流表內(nèi)接法，并且小電珠兩端電壓從零開始變化，請?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)按照正確的電路圖，該同學(xué)測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中，I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，UR是小電珠兩端的實(shí)際電壓。請通過計(jì)算補(bǔ)全表格中的空格，然后在圖中畫出小電珠的伏安特性曲線。(3)該同學(xué)將本實(shí)驗(yàn)中的小電珠Rx以及給定的定值電阻R0二者串聯(lián)起來，接在本實(shí)驗(yàn)提供的電源兩端，則小電珠的實(shí)際功率是_ W。(結(jié)果保留兩位小數(shù))【解析】(1)要使小電珠兩端電壓從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖甲所示。(2)電壓表的示數(shù)減去電流表的分壓即為小電珠兩端的電壓：UR=U-Ir，數(shù)據(jù)如表。小電珠的伏安特性曲線如圖乙中曲線所示。UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52(3)由UR+I(r+R0)=E作出U-I圖象如圖乙中直線所示，由此圖象與小電珠U-I圖線的交點(diǎn)可得此時小電珠的電壓UR=0.9 V，電流I=0.35 A，小電珠的實(shí)際功率為P=URI0.32 W。答案：(1)(2)見解析(3)0.324.(2019濟(jì)南模擬)發(fā)光二極管在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如圖所示是一種發(fā)光二極管的實(shí)物圖，正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，帶“-”號的一端接低電勢，某同學(xué)想描繪它的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)測得它兩端的電壓U和通過它的電流I，所得數(shù)據(jù)如表所示。U/V00.400.801.201.602.002.402.80I/mA00.92.34.36.812.019.030.0(1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：A.電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約10 k)B.電壓表(量程015 V，內(nèi)阻約25 k)C.電流表(量程050 mA，內(nèi)阻約50 )D.電流表(量程00.6 mA，內(nèi)阻約1 )E.滑動變阻器(阻值范圍010 ，允許最大電流 3 A)F.電源(電動勢6 V，內(nèi)阻不計(jì))G.開關(guān)，導(dǎo)線若干該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時，電壓表選用的是_，電流表選用的是_。(填選項(xiàng)字母)(2)請?jiān)趫D甲中以筆畫線代替導(dǎo)線，按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整。(3)在實(shí)驗(yàn)過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最_(選填“左”或“右”)端。(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙中畫出該發(fā)光二極管的I-U圖線。(5)由I-U圖線可知：二極管的電阻值隨工作電壓的增大而_(選填“不變”“增大”或“減小”)。(6)若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10 mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動勢為3 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連，還需串聯(lián)一個阻值R=_ 的電阻，才能使它工作在最佳狀態(tài)。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)范圍可知：電壓變化的最大值為2.8 V，所以電壓表選A；電流變化的最大值為30 mA，所以電流表選C。(2)電壓、電流要從0測起，所以滑動變阻器應(yīng)該用分壓式；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻。電流表應(yīng)該用外接法。實(shí)物圖的連接如圖所示。(3)根據(jù)題意可知當(dāng)開關(guān)S閉合前，應(yīng)使被測電路兩端電壓最小，即滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最左端。(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描出各點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來。如圖所示。(5)圖線各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故隨電壓的增大，電阻減小。(6)根據(jù)I-U圖線，可知當(dāng)二極管的工作電壓為1.9 V時，工作電流約為10 mA，串聯(lián)電阻上分得的電壓應(yīng)為1.1 V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為R=110 。答案：(1)AC(2)見解析圖(3)左(4)見解析圖(5)減小(6)1105.硅光電池在無光照時不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負(fù)極接高電勢點(diǎn)，正極接低電勢點(diǎn))，探究其在無光照時的反向伏安特性。圖中電壓表V1量程選用3 V，內(nèi)阻為6 k；電壓表V2量程選用15 V，內(nèi)阻約為30 k；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動勢E約為12 V，內(nèi)阻不計(jì)。(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。(2)用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V1、V2的示數(shù)U1、U2。某次測量時，電壓表V1示數(shù)如圖丙所示，則U1=_V，可算出通過硅光電池的反向電流大小為_mA(保留兩位小數(shù))。該小組測出大量數(shù)據(jù)，篩選出如表所示的9組U1、U2數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓Ux和通過的反向電流Ix(表中“-”表示反向)，并在坐標(biāo)紙上建立Ix-Ux坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組Ux、Ix數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個坐標(biāo)點(diǎn)。請你標(biāo)出余下的4個坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出Ix-Ux圖線。123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.01-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0Ix/mA0.000.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29由Ix-Ux圖線可知，硅光電池?zé)o光照不加反向電壓時，Ix