2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第8章恒定電流實(shí)驗(yàn)9描繪小電珠的伏安特性曲線習(xí)題新人教版

第八章實(shí)驗(yàn)九描繪小電珠的伏安特性曲線1．(2023·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表(量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線假設(shè)干。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992568)(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻__增大__(填“增大〞“不變〞或“減小〞)，燈絲的電阻率__增大__(填“增大〞“不變〞或“減小〞)。(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為__0.39__W，最大功率為__1.17__W。(結(jié)果均保存2位小數(shù))[解析](1)要實(shí)現(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，那么滑動(dòng)變阻器需要設(shè)計(jì)成分壓接法；電壓表應(yīng)與固定電阻R0串聯(lián)，將量程改為4V。由于小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻約為12Ω，所以需將電流表外接。(2)由小燈泡伏安特性曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻增大。根據(jù)電阻定律可知，燈絲的電阻率增大。(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大為9.0Ω時(shí)，流過(guò)小燈泡的電流最小，小燈泡的實(shí)際功率最小，把滑動(dòng)變阻器視為等效電源內(nèi)阻的一局部，在題圖(a)中畫出等效電源E′0(電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達(dá)式為U＝4－10I(V)，圖線如圖中I所示，故小燈泡的最小功率為Pmin＝U1I1＝1.75×0.225W≈0.39W。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最小為零時(shí)，流過(guò)小燈泡的電流最大，小燈泡的實(shí)際功率最大，在題圖(a)中畫出電源E0(電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻1.00Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達(dá)式為U＝4－I(V)，圖線如圖中Ⅱ所示，故小燈泡的最大功率為Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W。2．(2023·天津卷)某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8V,0.3A〞字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測(cè)量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992569)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻等于3kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻等于15kΩ)電流表A1(量程0～200mA，內(nèi)阻等于10Ω)電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻等于0.1Ω)滑動(dòng)變阻器R1(0～10Ω，額定電流2A)滑動(dòng)變阻器R2(0～1kΩ，額定電流0.5A)定值電阻R3(阻值等于1Ω)定值電阻R4(阻值等于10Ω)定值電阻R5(阻值等于1kΩ)電源E(E＝6V，內(nèi)阻不計(jì))(1)請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁。eq\x(\a\al(,,,

,

,,,,,,,,))(2)該同學(xué)描繪出的I－U圖象應(yīng)是以下圖中的__B__。答案：(1)如下圖[解析](1)描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要設(shè)計(jì)成滑動(dòng)變阻器的分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇與小燈泡阻值相接近的R1。給出的元件電壓表V1量程小于小燈泡的額定電壓，電壓表V2量程又太大，因此需要將電壓表V1串聯(lián)一個(gè)1kΩ的定值電阻R5，改裝成最大量程為4V的電壓表。給出的元件電流表A，量程小于小燈泡的額定電流，電流表A2量程又太大，因此需要將電流表A1并聯(lián)一個(gè)10Ω的定值電阻R4，改裝成最大量程為400mA的電流表。(2)由于小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以該同學(xué)繪出的小燈泡I－U圖象應(yīng)是B。3．(2023·河北衡水中學(xué)調(diào)考)某物理小組準(zhǔn)備探究某種元件Q(標(biāo)有“4V2W〞字樣)的伏安特性曲線，他們找來(lái)了以下器材：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992570)A．電壓表V1(0～5V，內(nèi)阻約10kΩ)B．電壓表V2(0～10V，內(nèi)阻約20kΩ)C．電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻約0.4Ω)D．滑動(dòng)變阻器R1(5Ω，1A)E．滑動(dòng)變阻器R2(500Ω，0.2A)(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表選用__A__，為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__D__(均填器材前的字母)。(2)請(qǐng)將圖中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整。(3)檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在不斷開電路的情況下，檢查電路故障，應(yīng)該使用多用電表的__直流電壓__擋；檢查過(guò)程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋〞“－〞接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路故障是__電流表斷路__。答案：(2)如下圖[解析](1)元件Q的額定電壓是4V，故電壓表應(yīng)選用A；實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，故采用分壓式接法，滑動(dòng)變阻器選最大阻值較小的D。(2)電流表采用外接法，注意電流從正接線柱流入、負(fù)接線柱流出。(3)檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路存在斷路。在不斷開電路的情況下，應(yīng)該使用多用電表直流電壓擋檢查電路故障；檢查過(guò)程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋〞“－〞接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路故障是電流表斷路。4．(2023·四川資陽(yáng)三診)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線〞的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)除了有一個(gè)標(biāo)有“5V,2.5W〞的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992571)A．直流電源(電動(dòng)勢(shì)約為5V，內(nèi)阻可不計(jì))B．直流電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)C．直流電流表(量程0～600mA，內(nèi)阻約為5Ω)D．直流電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ)E．直流電壓表(量程0～5V，內(nèi)阻約為10kΩ)F．滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，允許通過(guò)的最大電流為2A)G．滑動(dòng)變阻器(最大阻值1kΩ，允許通過(guò)的最大電流為0.5A)實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測(cè)多組數(shù)據(jù)。(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用__C__，電壓表應(yīng)選用__E__，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用__F__(均用序號(hào)字母表示)。(2)請(qǐng)按要求將圖甲中所示的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。(3)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)正確作出了小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖丙所示的電路中，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為__0.84__W。(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)答案：(2)見解析圖[解析](1)燈泡的額定電壓為5V，因此電壓表選擇量程大于等于5V的即可，應(yīng)選E；燈泡的額定電流I＝eq\f(2.5W,5V)＝0.5A，故電流表應(yīng)選擇C；因本實(shí)驗(yàn)采用分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值較小的，故滑動(dòng)變阻器選擇F。(2)本實(shí)驗(yàn)要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，同時(shí)因電流表內(nèi)阻與燈泡內(nèi)阻接近，故電流表選用外接法，實(shí)物圖如圖甲所示。(3)將定值電阻等效為電源內(nèi)阻，作出等效電源的伏安特性曲線如圖乙所示，與燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，由圖可知，此時(shí)燈泡的電壓為2.2V，電流為0.38A，那么燈泡的功率P＝UI＝2.2×0.38W≈0.84W。5．(2023·湖北黃岡一模)某同學(xué)用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量未知電阻Rx的阻值。將電阻箱接入a、b之間，閉合開關(guān)S，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R′后保持滑片位置不變，改變電阻箱的阻值R，得到多組電壓表的示數(shù)U與R的數(shù)據(jù)，并繪出U－R的圖象如圖(b)所示。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992572)(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)電路圖在圖(c)中畫出缺少的兩根導(dǎo)線。(2)用待測(cè)電阻Rx替換電阻箱，讀得電壓表示數(shù)為5.0V，利用圖(b)中的U－R圖象可得Rx＝__25__Ω。(保存兩位有效數(shù)字)(3)使用較長(zhǎng)時(shí)間后，電源的電動(dòng)勢(shì)可認(rèn)為不變，但其內(nèi)阻增大。假設(shè)仍使用該裝置和圖(b)中的U－R圖象來(lái)測(cè)量某一電阻的阻值，那么測(cè)量結(jié)果將__偏小__(填“偏大〞“偏小〞或“不變〞)。假設(shè)仍想使用該電路和圖(b)中測(cè)繪的U－R關(guān)系圖象測(cè)量電阻，那么需對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單修正：將電阻箱的阻值調(diào)到10Ω，并接入a、b之間，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片的位置，使電壓表示數(shù)為__4.0__V，之后保持滑動(dòng)變阻器阻值不變，即可用原來(lái)的方法繼續(xù)測(cè)量電阻。答案：(1)如圖甲所示[解析](1)根據(jù)電路圖連線，如圖甲所示。(2)由題圖(b)可知，當(dāng)電壓U＝5V時(shí)，電阻約為25Ω。(3)a、b兩點(diǎn)間這段