2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)電學(xué)實驗專項訓(xùn)練(一)實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線

2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)電學(xué)實驗專項訓(xùn)練（一）實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線1?現(xiàn)要測定一個額定電壓4V、額定功率為1.6W的小燈泡的伏安特性曲線?要求所測電壓范圍為0.1?4V.現(xiàn)有器材：直流電源E（電動勢4V、內(nèi)阻不計），電壓表V（量程4.5V,內(nèi)阻約為4x1040,電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻約為20）,電流表A2（量程為500mA，內(nèi)阻約為10）,滑動變阻器R（最大阻值約為300）,電鍵S,導(dǎo)線若干.甲乙如果既要滿足要求,又要測量誤差小,應(yīng)該選用的電流表是,圖中兩個電路應(yīng)該選用的是.2?小明想測額定電壓為2.5V的小燈泡在不同電壓下的電功率，設(shè)計了如圖1所示的電路。0.20.60圖20.20.60圖2圖（1）在實驗過程中，調(diào)節(jié)滑片P,電壓表和電流表均有示數(shù)但總是調(diào)不到零，其原因是的導(dǎo)線沒有連接好（圖中用數(shù)字標(biāo)記的小圓點表示接線點,空格中請?zhí)顚憟D中的數(shù)字,如“7點至8點”）；（2）正確連好電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P,當(dāng)電壓表的示數(shù)達到額定電壓時，電流表的指針如圖2所示，則電流為A,此時小燈泡的功率為W；（3）做完實驗后，小明發(fā)現(xiàn)在實驗報告上漏寫了電壓為1.00V時通過小燈泡的電流，但在草稿紙上記錄了下列數(shù)據(jù)，你認為最有可能的是。A.0.08AB.0.12AC.0.20A3.在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗時，所用電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為十幾千歐。實驗中得到了多組數(shù)據(jù)，通過描點連線在I-U坐標(biāo)系中得到了小燈泡的伏安特性曲線，如圖甲所示。圖乙1）在虛線框中畫出實驗電路原理圖，并在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路。（2）根據(jù)圖甲，可確定小燈泡的功率P與U2和P與12的關(guān)系，下列示意圖中合理的是CA,BDCA,BD（3）將被測小燈泡、定值電阻R和電源串聯(lián)成如圖丙所示的電路，電源電動勢為6.0V,內(nèi)阻為1.0Q。若電路中的電流為0.4A,則定值電阻R所消耗的電功率為W。圖丙4.（1）小明同學(xué)用多用電表測量一未知電阻器的阻值。經(jīng)過規(guī)范操作后，所選歐姆擋倍率及指針位置分別如圖甲、乙所示，則此電阻器的阻值為——。

（2）在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中：如圖丙所示，已經(jīng)連接了一部分電路，請在答題紙上對應(yīng)位置將電路連接完整。合上開關(guān)后，測出9組I、U值，在IU坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，如圖丁所示。請在答題紙對應(yīng)位置的圖中畫出此小燈泡的伏安特性曲線。與圖丁中P點對應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡燈絲阻值最接。A.16.7QB.12.4QC.6.2Q5?某同學(xué)要研究一小燈泡L（3.6V0.30A）的伏安特性。所用器材有：電流表人]（量程200mA,內(nèi)阻R]10.0），電流表A（量程500mA,內(nèi)阻R21.0）、定值電阻Rg12g20（阻值R10.0）、滑動變阻器R（最大阻值10Q、電源E（電動勢4.5V內(nèi)阻很小）、01開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計的電路如圖（a）所示。（1）根據(jù)圖（a）,在圖（（1）根據(jù)圖（a）,在圖（b）的實物圖中畫出連線。圖5)圖R—（2）若\￡分別為流過電流表-和A2的電流，利用￡、URg1和叫寫出：小燈泡兩端的電壓U=，流過小燈泡的電流I=。為保證小燈泡的安全，I不能超過1mA。（3）實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I和I。所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出。12I/mA1325585125144173I/mA2171229299379424470根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當(dāng)I=173mA時，燈絲電阻R=0（保留1位小數(shù)）。1（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線,0所用電阻的阻值不能小于0（保留1位小數(shù)）。6?物理興趣小組的同學(xué)要描繪額定電壓為3.8V小燈泡的伏安特性曲線。（1）他們從實驗室取來如圖甲所示的器材,為了保證實驗有較高的精度,請你用筆畫線為他們連接實驗電路。（2）若實驗描繪的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,則小燈泡在常溫下的電阻約為0（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）,若用歐姆表測量常溫電阻,則應(yīng)該把選擇開關(guān)打到擋。

。，小燈泡實際消耗的電功率為..Wo（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）接在電壓恒定為4V的電源上小燈泡發(fā)光后的電阻與小燈泡在常溫下的電阻不同的原因7?。，小燈泡實際消耗的電功率為..Wo（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）接在電壓恒定為4V的電源上小燈泡發(fā)光后的電阻與小燈泡在常溫下的電阻不同的原因7?某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.0V,0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確,繪制曲線完整,可供該同學(xué)選用的器材除了電源、開關(guān)、導(dǎo)線外,還有:電壓表V（量程0?3V,內(nèi)阻等于3kQ）1電壓表V（量程0?15V，內(nèi)阻等于15kQ）2電流表A（量程0?200mA,內(nèi)阻等于100）1電流表A（量程0?3A,內(nèi)阻等于0.10）2滑動變阻器R（0~100,額定電流2A）1滑動變阻器R（0~1k0，額定電流0.5A）2定值電阻R（阻值等于10）3定值電阻R（阻值等于100）4（1）根據(jù)實驗要求,選出恰當(dāng)?shù)碾妷罕砗突瑒幼冏杵鳎ㄌ钏o儀器的字母代碼）（2）請在方框中畫出實驗電路圖,并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁（3）該同學(xué)描繪出的I-U圖象應(yīng)是下圖中的，這表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而（填“減小”或“增大”）

下實驗器材。電壓表V（量程3V,內(nèi)阻3kQ）電流表A（量程0.5A,內(nèi)阻約0.5Q）電阻箱R（0?9999.9Q）0滑動變阻器R（阻值0?5Q,允許通過的最大電流為2A）1滑動變阻器R（阻值0?200Q,允許通過的最大電流為1A）2學(xué)生電源（電動勢E為4V,內(nèi)阻不計）G開關(guān)S及導(dǎo)線若干。（1）該小組的同學(xué)認為實驗提供的電壓表量程小于小燈泡的額定電壓,需要把電壓表的量程擴大到4V,改裝電壓表時，應(yīng)將電阻箱與題中所給電壓表（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），并將電阻箱的阻值調(diào)滑動變阻器應(yīng)選擇（選填“R”或"R”）。12（2）請在方框中畫出該實驗的電路圖。JOJdOOsoBEilhijii2D0MWWIJOJdOOsoBEilhijii2D0MWWIi.yvSSS^E4ii!-!!:;;::5!■:■-J*w?■??■■?肉用Isss一r?=MghgH-iK&s（3）實驗中得到小燈泡的伏安特性曲線如圖a所示，由圖a可知，隨著小燈泡兩端電壓的增大,小燈泡的電阻。（選填“增大”“不變”或“減小”）（4）現(xiàn)將與題中完全相同的兩個小燈泡與另一電源E（電動勢4V,內(nèi)阻1.0Q）和一阻值為0R=9。的定值電阻連接成如圖b所示電路。此電路中每個小燈泡的兩端的實際電壓為V。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）9.用圖甲所示的電路，測定一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有：雙量程電流表：A（量程0?0.6A,0?3A）；雙量程電壓表：V（量程0?3V,0?15V）；滑動變阻器：R（阻值范圍0?10。，額定電流2A）1R（阻值范圍0?100。，額定電流1A）2iR甲ZLIiR甲ZLI!-=-■（1）為了調(diào)節(jié)方便，測量精度更高，實驗中應(yīng)選用電流表的量程A,電壓表的量程為V，應(yīng)選用滑動變阻器（填寫滑動變阻器符號）。（2）根據(jù)圖甲將圖乙中的實物正確連接，注意閉合開關(guān)時滑動變阻器的滑片P應(yīng)處于正確的位置并選擇正確的電表量程進行連線。（3）通過多次測量并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，利用這些數(shù)據(jù)在圖丙中畫出了U-1圖線。由圖線可以得出此干電池的電動勢E=V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)電阻r=。（保留2位有效數(shù)字）。（4）引起該實驗的系統(tǒng)誤差的主要原因是。由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流小由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流大由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大（5）某同學(xué)利用如圖所示的電路測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻，經(jīng)過正確的操作獲得了若干組實驗數(shù)據(jù)，據(jù)此描繪出的U-1圖像（其中U、I分別為電壓表和電流表的讀數(shù)）如下圖中的實線所示，虛線表示該電池兩端的電壓與流經(jīng)電池電流的關(guān)系圖線，下列圖像合理的是

路電壓，即a、b兩點開路時的路端電壓，等效電壓源的內(nèi)阻等于從網(wǎng)絡(luò)兩端看有源網(wǎng)絡(luò)的總電阻，此時電源僅當(dāng)做阻值為其自身內(nèi)阻的一個定值電阻。請你用該方法分析本實驗電動勢、內(nèi)阻的測量值E'、r'與真實值E、r的大小關(guān)系。答案以及解析1.答案：A；甲2解析：小燈泡的額定電流I=-=0.4A，故電流表選用A;小燈泡的電阻R=U2=10Q,U2P由于R:R，故應(yīng)選電流表外接法，即電路圖甲.V答案：(1)1點至4點(2)0.30;0.75(3)C解析：(1)根據(jù)題意可知，1點至4點的導(dǎo)線沒有連接好，使得滑動變阻器的分壓接法變?yōu)橄蘖鹘臃ā?)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，電流表的讀數(shù)為0.30A,此時小燈泡的功率P=UI=0.75W。電壓較小時，燈絲溫度不高，故阻值比電壓較大時的阻值要小，根據(jù)I=*可知，C可能正確。答案：(1)電路原理圖如圖1所示，實物連線圖如圖2所示(2)D(3)0.64解析：(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用U7分壓接法，由題圖甲所示圖像可知，小燈泡電阻約為R=U二士14.60，電流表內(nèi)阻I0.48約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為十幾千歐，電壓表內(nèi)阻遠大于小燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法。根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖。(2)由題圖甲所示圖像可知，隨小燈泡電流與電壓的增U2大，電壓與電流的比值增大，即小燈泡電阻增大。根據(jù)P=可知，隨U2增大，P—U2圖R線的斜率減小，故AB錯誤；根據(jù)P=12R可知，隨12增大，P—12圖線的斜率增大，故C錯誤，D正確。(3)由題圖甲所示圖像可知，電流為0.4A時，小燈泡兩端電壓為4.0V，電阻兩端電壓U=E—Ir—U=(6.0—0.4x1.0—4.0)V=1.6V，電阻消耗的電功率RLP=UI=1.6x0.4W=0.64W。R

4.答案：（1）1700~1800（2）①連線正確②作圖正確解析：（1）根據(jù)多用電表歐姆擋讀數(shù)規(guī)則，此電阻器的阻值為17.5x100Q=1750Q。（2）①“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗，需要小燈泡兩端電壓從零開始逐漸增大，所以滑動變阻器采用分壓接法。由于小燈泡電阻很小，因此采用電流表外接法。②舍棄個別偏差較大的點，過盡可能多的點用平滑曲線連線。③圖丁中P點對應(yīng)的橫坐標(biāo)電壓值為U=1.40V,對應(yīng)的縱坐標(biāo)電流值為I=0.23A，由歐姆定律可得小燈泡燈絲的阻值R=鄉(xiāng)?6.10，選項C正確。5.答案：（1）如圖所示(2)I(R+R)；I-I；1801g10213)11.64)8.0解析：(2)根據(jù)串并聯(lián)知識可得小燈泡兩端的電壓U="(Rj+R0)，流過小燈泡的電流1g10I=I-1，小燈泡的額定電壓為U沖二3.6V，由U額=I}(R}+R0)可得I=180mA，即為了TOC\o"1-5"\h\z21額額1101UI(R+R)保證小燈泡的安全，I不能超過180mA°(3)燈絲的電阻R=—二一亠，當(dāng)I=173mAiII-1121時，I=470mA，解得R=11.6Q。(4)小燈泡的額定電壓為—=3.6V，由I(R+R)—2額g1g1額可得R8.0Q。>6?答案：(1)如圖所示6.7(6.5?6.9均可);歐姆“x1”24(23~25均可);0.24(0.23~0.25均可)小燈泡發(fā)光后燈絲溫度升高,而燈絲電阻(電阻率)隨溫度的升高而增大解析：(1)描繪額定電壓為3.8V的小燈泡的伏安特性曲線，電流表外接，滑動變阻器連接成分壓式接法如答圖甲所示。(2)當(dāng)小燈泡中電流較小時,燈絲溫度接近常溫,燈絲電阻幾乎不變,由描繪的小燈泡伏安特性曲線可知近似為一直線段,取該直線段上一點的縱、橫坐標(biāo)的比值即為小燈泡在常溫下的電0.2阻,由歐姆定律有R二0-030Q6.7Q;若用歐姆表測量常溫電阻，由于電阻只有幾歐姆,所以應(yīng)該把選擇開關(guān)打到歐姆“xl”擋。若小燈泡與一個16Q的定值電阻串聯(lián)后接在電壓恒定為4V的電源上，其兩端電壓與電流的關(guān)系為U=4-16I，在小燈泡伏安特性曲線上作出這一函數(shù)圖象其兩圖線的交點即為小燈泡的工作點，如圖所示，該交點的縱橫坐標(biāo)分別為U=2.4V,I=0.1A，則小燈泡的電阻為R=鄉(xiāng)=240，小燈泡實際消耗的電功率P=UI=0.24W。接在電壓恒定為4V的電源上小燈泡發(fā)光后的電阻與小燈泡在常溫下的電阻不同的原因是小燈泡發(fā)光后燈絲溫度升高，而燈絲電阻隨溫度的升高而增大。4.03.044-1-!-10050-444-I-■卜卜JIk-.4.03.044-1-!-10050-444-I-■卜卜JIk-.444H■卜亠』**1旳//mA7?答案：(1)V；R11(2)電路圖如下;解析：(1)燈泡額定電壓為3V,而給出的電壓表量程分別為15V和3V,15V量程太大，讀數(shù)誤差較大,電壓表應(yīng)選擇V；為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R.11(2)燈泡額定電流為0.3A，而給出的量程中3A量程過大，讀數(shù)誤差較大，不能使用；只能采用將電流表量程200mA的電流表與定值電阻并聯(lián)的方式來擴大量程；根據(jù)改裝原理可知，并聯(lián)10Q的定值電阻，即可將量程擴大到0.4A；描繪燈泡伏安特性曲線電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡內(nèi)阻較小，電流表內(nèi)阻很小，電壓表內(nèi)阻很大，由于燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，故采用電流表外接法，電路圖如圖所示：(3)因燈泡電阻隨溫度的增加而增大，因此在I-U圖象中圖線的斜率應(yīng)越來越小，由圖示圖象可知，符合實際的圖象是C；8.答案：(1)串聯(lián)；1000.0；R1(2)如圖所示增大1.153解析:(1)原電壓表滿偏電流1=A=1x10-3A,應(yīng)在原電壓表上串聯(lián)一個定值電阻，故應(yīng)g30004V一3V將電阻箱的阻值調(diào)至一J=1000?°°，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，應(yīng)選用阻值小的，即gR。1(3)I-U圖象上的點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示小燈泡電阻的倒數(shù),從題圖a可以看出，圖象上的點與坐標(biāo)原點連線的斜率越來越小，說明隨著小燈泡兩端電壓的增大，小燈泡的電阻越來越大。⑷由閉合電路歐姆定律得Eo=2U+I(R+r)，即U=-牛I+爭，代入數(shù)據(jù)得U=(-5I+2)V，將該圖線畫到題圖A中,如解析圖所示，找到其與小燈泡伏安特性曲線的交點,讀出交點橫坐標(biāo)的值，為1.15V。4003和川卜、25()200讀出交點橫坐標(biāo)的值，為1.15V。4003和川卜、25()20015010050ffii23IIII?l3SllS!lS■!?■!9.答案:(l)0~°?6；0?3V；R(2)如圖所示1.45;1.3TOC\o"1-5"\h\zAAE<E，r<r(6)測測v/r