1、实验1:描绘小灯泡的伏安特性曲线(25分钟50分)1.(10分)用伏安法测电阻,当被测电阻的阻值不能估计时,可采用试接的办法,如图所示,让电压表一端接在电路上a点,另一端先后接到b点和c点。注意观察两个电表的示数,若电流表的示数有显著变化,则待测电阻的阻值跟_表的内阻可比拟,电压表的两端应接在a和_两点。若电压表的示数有显著变化,则待测电阻的阻值跟_表的内阻可比拟,电压表应接在a和_两点。【解析】若电流表示数变化明显,说明电压表的分流作用较大,即说明电压表的内阻不是很大,则待测电阻的阻值跟电压表的内阻可比拟,应采用电流表内接法,即电压表的两端应接在a和c两点;若电压表示数变化明显,说明电流表的
2、分压作用较明显,即电流表的内阻与待测电阻可比拟,应采用电流表的外接法,即电压表应接在a、b两点。答案:电压c电流b2.(12分)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大,某同学为研究这一现象,通过实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):I(A)0.120.210.290.340.38U(V)0.200.400.600.801.00I(A)0.420.450.470.490.50U(V)1.201.401.601.802.00(1)在图中画出小灯泡的U-I曲线。(2)若小灯泡正常工作电压为1.5 V,求其正常工作时的电流。【解析】(1)按表中给出的10组数据,在图中尽量准确地在对应位置
3、处描点,然后用平滑曲线连接,如图所示(2)由图可得U=1.5 V时,I=0.46 A。答案:(1)见解析(2)0.46 A3.(12分)在探究小灯泡的伏安特性曲线的实验中,所用器材有:灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、开关S等,要求灯泡两端电压从0开始变化。(1)实验中滑动变阻器应采用_(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)某同学已连接如图所示的电路,在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正。_;_。【解析】(1)分压式(2)开关S不应闭合,应处于断开状态滑动变阻器滑动触头P位置不当,应将其置于a端答案:见解析【
4、补偿训练】1.要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 );电流表(量程为0250 mA,内阻约5 )电压表(量程为03 V,内阻约3 k);电键一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)。A.滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)。(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示,由此说明小灯泡的电阻发生了怎样的变化?【解析】(1)根据小灯
5、泡标示的额定值可以计算出小灯泡的额定电流I= A=0.2 A,两个滑动变阻器在此电流下都能保证安全,根据测绘小灯泡的伏安特性曲线的要求,小灯泡两端的电压需要从零开始调节,故调节电路中滑动变阻器应采用分压接法。为方便调节应选用最大阻值小的滑动变阻器,故选A。(2)额定电压下小灯泡的阻值R= =15 ,远小于电压表内阻,故电流表应该采用外接法,所以电路应采用分压外接法,故选B。(3)小灯泡的电阻随温度的升高而增大。答案:(1)A(2)B(3)见解析2.(2015浙江高考)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。(1)根据图甲画出实验电路图。(2)调节滑动变阻器得到了两组电流
6、表与电压表的示数如图乙中的、所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V。所示读数为:、_、_、。两组数据得到的电阻分别为_和_。【解析】(1)根据实物图画出电路图如图(2)由实物图可知,电流表接的是0.6 A的量程,电压表接的是3 V的量程,因此的读数为0.02 A5=0.10 A,的读数为0.02 A12=0.24 A,的读数为0.1 V20.0=2.00 V,的读数为0.1 V2.7=0.27 V。两组数据得到的电阻R1= =8.3 ,R2= =2.7 。答案:(1)(2)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V (8.30.1)(2.70.1)(后两空答案可互换)3.在“描
7、绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率为0.5 W,此外还有以下器材可供选择:A.直流电源3 V(内阻不计)B.直流电流表0300 mA(内阻约为5 )C.直流电流表03 A(内阻约为0.1 )D.直流电压表03 V(内阻约为3 k)E.滑动变阻器100 ,0.5 AF.滑动变阻器10 ,2 AG.导线和开关实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_。(均填写仪器前的字母)(2)在如图所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图(虚线框中已将所需的滑动变阻器画出,请补充电路的其他部分,要求滑片P向b端滑动时,灯
8、泡变亮)。(3)根据实验数据,画出的小灯泡I-U图线如图所示。由此可知,当电压为0.5 V时,小灯泡的灯丝电阻是_。(4)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象,在图中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是_。(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)【解析】(1)灯泡的额定电流I=200 mA,故电流表选择B。因本实验只能采用分压接法,故滑动变阻器选择小电阻F。(2)根据实验要求可知,滑动变阻器采用分压接法,并且测量电路应与滑动变阻器的左半部分并联;电流表采用外接法,原理图如图所示。(3)由画出的伏安特性曲线可知,U=0.5 V时,电流I=0.10 A,则
9、对应的电阻R=5.0 。(4)由P=可知,P与U为二次函数关系,图象开口向上,故甲正确。P与U2在R不变时为正比例关系,由于随电压的增大而减小,故丙图正确。答案:(1)BF(2)图见解析(3)5.0(4)甲、丙4.(16分)(2017全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表V(量程3 V,内阻3 k);电流表A(量程0.5 A,内阻0.5 );固定电阻R0(阻值1 000 );滑动变阻器R(阻值09.0 );电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测
10、量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示。由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_(选填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率_(选填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 )和题给器材连接成图乙所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为_W,最大功率为_W。(结果均保留2位小数)【解析】 (1)由于电压表量程是0 3 VUL=3.8 V,故用定值电阻R0与电压表串联,扩大其量程。电源内阻不计,滑动变阻器总阻值较小,小灯泡上的电压应从零开始调节,故实验
11、电路采用外接法分压式电路,如图所示。(2)小灯泡伏安特性曲线I-U上的某一点与原点连线的斜率的物理意义是,随着电流的增加,小灯泡的电阻增大,由电阻定律知灯丝的电阻率增大。(3)当滑动变阻器阻值R1=9 时,小灯泡上电压为:U1= E0-I1(r+R1);在图甲小灯泡伏安特性曲线上作出关系式表示的直线(如图)。直线与曲线交点坐标为(1.75 V,225 mA),故小灯泡的最小功率为P1 = I1U1 =0.2251.75 W= 0.39 W;当滑动变阻器阻值R2=0时,灯泡消耗的功率最大,有U2=E0-I2r,直线与曲线交点坐标为(3.67 V,320 mA),如图所示。小灯泡的最大功率为P2=I2U2=0.323.67 W = 1.17 W。答案:(1)见解析(2)增大增大(3)0.391.17
