2019版物理 第八章 恒定電流 微專題62 實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線備考精煉

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE62實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線［方法點撥］(1）本實驗要求電壓必須從0開始變化，所以滑動變阻器要用分壓式接法．（2)儀器選擇要首先保證安全，其次是保證精確，再次是操作簡便，若選不到理想的儀器，其中幾個相比較，選較好的．1．（2017·北京海淀區(qū)模擬）某研究性學習小組的同學們設計了描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗,待測小燈泡的額定電壓為3.8V．要求測量結(jié)果盡量精確,并繪制出小燈泡兩端電壓在0～3。8V范圍內(nèi)完整的伏安特性曲線．(1）若實驗室的電壓表、電流表和滑動變阻器都滿足實驗要求,則在如圖1所示的兩種實驗方案中，應選擇____圖所示電路進行實驗．（選填“甲”或“乙”)圖1(2)若實驗中只提供了量程為3V，內(nèi)阻為3000Ω的電壓表V1，為了繪制完整的伏安特性曲線，需要將電壓表V1改裝成量程為4V的電壓表V2，則應將電壓表V1________(選填“串聯(lián)"或“并聯(lián)”）一個阻值為________Ω的定值電阻,才能實現(xiàn)改裝的要求．(3）小組的同學們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示，根據(jù)這個曲線，同學們對小燈泡的實際功率與其兩端的電壓的關(guān)系，或與通過其電流的關(guān)系,猜想出了如圖所示的關(guān)系圖象,其中可能正確的是______．（選填選項下面的字母序號）圖2（4）某同學將該小燈泡接在一個電動勢為3。0V、內(nèi)阻為5.0Ω的電源上，組成一個閉合電路，則此時該小燈泡的實際功率約為______W．(保留2位有效數(shù)字）2．(2018·四川成都模擬）某同學在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，使用的器材如下:待測小燈泡（2.5V，1。25W)電源（電動勢3V，內(nèi)阻不計)電流表（0~0。6A，內(nèi)阻約0。125Ω；0~3A，內(nèi)阻約0。025Ω）電壓表（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)單刀單擲開關(guān)及導線若干(1)為了減小誤差,在本實驗中電流表應選用0~____A量程；電壓表應選用0~________V量程．(2)如圖3是本實驗器材的實物圖，圖中已連接了部分導線,為了滿足實驗要求并盡可能減小誤差，請補充完成實物圖間的連線．圖33．（2017·安徽省十校聯(lián)考）為了描繪小燈泡的伏安特性曲線，某同學設計了如圖4所示的實驗電路，已知小燈泡的規(guī)格為“12V,5W”．圖4（1）閉合開關(guān)前，應將電路圖中的滑動變阻器的滑片移到________（填“a”或“b”）端．根據(jù)連接好的實物圖，調(diào)節(jié)滑動變阻器,記錄多組電壓表和電流表的讀數(shù)，作出的I－U圖線如圖5甲中實線所示，由圖線分析可知，小燈泡的電阻隨溫度的升高而________(填“增大”或“減小”)．若某次電流表的示數(shù)如圖乙所示，則此時小燈泡的功率為________W（保留兩位有效數(shù)字）．圖5（2）若I－U圖象中的虛線Ⅰ或Ⅱ表示小燈泡真實的伏安特性曲線，與實驗中得到的實線相比，虛線________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其真實的伏安特性曲線．4．某物理學習小組擬用下列器材研究小燈泡L兩端的電壓與通過它的電流的關(guān)系曲線．A．小燈泡L（4。0V，0.7A)B．電流表A(0~0。6A，內(nèi)阻為0。2Ω)C．電壓表V（0～3V,內(nèi)阻為9kΩ）D．標準電阻R1＝1ΩE．標準電阻R2＝3kΩF．滑動變阻器R(0~10Ω）G．學生電源(電動勢E＝6V,內(nèi)阻不計)H．開關(guān)一個,導線若干（1)為了準確描繪出小燈泡L較完整的U－I曲線，請在圖6甲虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖．圖6(2)該學習小組同學正確進行實驗操作,并處理實驗數(shù)據(jù)后，描點作圖得到了如圖乙所示的小燈泡L的U－I圖線．某次實驗中得到的電壓表示數(shù)如圖丙所示，電壓表示數(shù)為________V,此時小燈泡的電阻約為________Ω(保留兩位有效數(shù)字）．由小燈泡L的U－I圖線可知小燈泡L的電阻隨電流I的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)．(3)若將此小燈泡L與定值電阻R0＝4Ω串聯(lián)后接在電動勢為4。0V、內(nèi)阻為1。0Ω的蓄電池組兩端，則小燈泡的實際功率約為________W（保留兩位有效數(shù)字)．

答案精析1．(1)甲（2)串聯(lián)1000（3)AB（4）0.36～0。42解析（1）由于小燈泡兩端的電壓需要從0開始測量，故滑動變阻器需要采用分壓式接法，則題圖甲電路是正確的；(2)原電壓表的量程為3V，改裝后的電壓表的量程為4V,故1V的電壓差需要用一個電阻串聯(lián)分壓獲得，該電阻的阻值為1000Ω；(3)根據(jù)P＝eq\f(U2,R）可知,U2＝RP,即在U2－P圖象中，斜率為R，因為隨著電壓的增大，燈泡的電阻是增大的，故U2－P圖象的斜率也是增大的，故選項A正確，C錯誤；根據(jù)P＝I2R可知，I2＝eq\f（1,R）·P，即在I2－P圖象中，其斜率為eq\f（1，R）,當電阻增大時，其倒數(shù)減小，故I2－P圖象的斜率在變小，故選項B正確，D錯誤；（4)在同一坐標系中,作出電源的I－U圖線，其與燈泡的伏安特性曲線的交點即為燈泡兩端的電壓和電流，故小燈泡的實際電功率為P＝2.0×0.19W＝0.38W。2．（1）0.63(2）如圖所示解析（1)根據(jù)小燈泡規(guī)格“2.5V,1。25W”可知，小燈泡的額定電壓U＝2.5V,額定電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f（1。25，2。5)A＝0.5A，因此電流表應選“0～0.6A”量程，電壓表應選“0～3V”量程；（2）因為實驗要求小燈泡兩端電壓及通過小燈泡的電流從0開始變化，所以滑動變阻器應采用分壓式接法；小燈泡阻值較小，電流表應采用外接法，如圖所示．3．(1）a增大2。4(2)Ⅱ解析（1)開始時應使測量電路兩端的電壓為零，故開關(guān)閉合前應將滑動變阻器滑片移到a端；由題圖甲可知圖象的斜率越來越小，則說明電阻越來越大，小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大;由電流表示數(shù)可知,電流大小為0.40A，則由題圖I－U圖象可知，電壓為6。0V，故燈泡功率P＝UI＝6×0。4W＝2.4W；(2）由于電流表采用外接法，電壓表分流使電流表示數(shù)偏大，而電壓表示數(shù)是準確的，故Ⅱ為真實的圖象．4．(1)見解析圖(2)2。705。3（5.2也可）增大(3）0。79(0。75～0。83均可)解析(1）要準確描繪小燈泡的U－I曲線,小燈泡兩端電壓要從0開始調(diào)節(jié),所以滑動變阻器采用分壓接法;又因小燈泡的額定電壓為4.0V，額定電流為0。7A，而電壓表量程為3.0V,電流表量程為0。6A，所以要描繪完整曲線，必須把電壓表、電流表的量程擴大,由串并聯(lián)規(guī)律知，可Ω并聯(lián)改裝成量程為0.72A的電流表;因改裝后的電壓表內(nèi)阻遠大于小燈泡電阻，所以電流表采用外接法，實驗電路如圖a.(2）由題圖丙電壓表指針位置可知此時電壓表示數(shù)為2.70V，則改裝電壓表兩端的電壓，即小燈泡兩端的電壓為U＝3。60V,由題圖乙知此時通過小燈泡的電流約為0。68A,由R＝eq\f(U,I）得此時小燈泡L的電阻約為5。3Ω.(3）令小燈泡兩端電壓為U,