【骄子之路】2023高考物理一轮复习 7.5实验：描绘小电珠的伏安特性曲线课时强化作业

课时强化作业三十一　实验：描绘小电珠的伏安特性曲线1.在描绘小电珠的伏安特性曲线时，采用如图所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是(　　)A．电珠中灯丝已烧断B．滑片接触不良C．电珠内部短路D．滑动变阻器A端接触不良解析：由题图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故A错．若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错．若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变，故D错．若电珠内短路则电珠两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选C.答案：C2．一个标有“220V　60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示，如图所示的四个图线中，肯定不符合实际的是(　　)解析：当小灯泡两端电压升高小灯泡灯丝温度升高，电阻增大，故选项A、C、D与实际不符．答案：ACD3．(2013年天津卷)要测绘一个标有“3V,0.6W”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3V，并便于操作，已选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表(量程为0～250mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；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20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．7\n(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.解析：(1)为了便于操作滑动变阻器应选用总阻值小的滑动变阻器，故选项A正确．(2)因为灯泡两端电压由零逐渐增大到3V，故滑动变阻器应采用分压式接法．小灯泡的电阻R＝＝15Ω，与电流表的内阻5Ω相差不大，因此电流表采用外接法，故B图正确．(3)在同一个IU图象中作出电源的伏安特性曲线，如图所示，由两曲线的交点的电流I＝0.10A，电压U＝1.0V，得小灯泡消耗的功率P＝UI＝0.10×1.0W＝0.1W.答案：(1)A　(2)B　(3)0.14．一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图所示的电路图．请回答下列问题：7\n(1)请将图中的实物连线按电路图补充完整．(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．(3)实验测得表格中的7组数据．请在坐标纸上作出该元件的IU图线．序号电压/V电流/A10.000.0020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44(4)为了求元件Q在IU图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R＝求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R＝求得．其中________(选填“甲”、“乙”)同学的方法正确．解析：(1)因为电流值和电压值要从零调起，所以滑动变阻器采用分压接法，即先将下面两个固定的接线柱接在电源两极上，再将用电器的一端接在上面任意一个接线柱上，另一端接到下面任意一个接线柱上；根据下面测量数据可知，该元件电阻较小，所以电流表要外接；注意电表连接时要“＋”入“－”出；实物连线图如答案所示．(2)电流表外接时，通过元件的电流值的测量值大于真实值，根据R＝U/I可知，该元件电阻的测量值小于真实值．(3)先描点，后作图，注意画成平滑的曲线，答案如图所示．7\n(4)从理论上讲，甲同学利用了欧姆定律，乙同学利用了关系图象斜率的物理意义，都没什么问题；但从实际情况来说，甲同学的作法更准确，因为根据测量数据描绘的IU图线是大致曲线，存在很大误差，如果再作出某点的切线，并求其斜率，误差更大，计算结果更不准确．答案：(1)如图1所示　(2)小于　(3)如图2所示　(4)甲5．(2013年江苏卷)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3.0V　1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.(1)准备使用的实物电路如图1所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置．(用笔画线代替导线)(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．(3)测量结束后，应先断开开关，拆除________两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图2所示．请指出图象中不恰当的地方．7\n解析：(1)由于电压调节范围大，因此滑动变阻器用分压接法；由于小灯泡的额定电流I＝＝0.6A，因此电流表选用0.6A的量程．(2)电路中定值电阻起保护作用，电池的电动势为12V，小灯泡的内阻为R＝＝Ω＝5Ω，因此小灯泡和滑动变阻器并联后的最大电阻为Ω＝Ω，要使小灯泡两端的电压能达到3V，由＝可知，R1不能超过10Ω，所以R1选10Ω.(3)测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，防止电池出现短路以致被烧毁．(4)描点后，应用平滑曲线或直线连接各点，显然，根据题中描点作出的应是一条曲线．从理论上分析，这是由于小灯泡的电阻随着电压的变化而变化，由P＝U2知，图象的斜率是变化的，因此图线应是一条曲线．画图线取标度时，应使点尽可能分布在整个坐标纸上，显然该同学的横坐标的标度取得不恰当．答案：(1)如图(2)10　(3)电池(4)图线不应为直线；横坐标的标度不恰当6．某同学在探究规格为“6V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母)A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆×100D．欧姆×1(2)该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20Ω，额定电流1.0A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6V，内阻20kΩ)，为电流表(量程0.6A，内阻1Ω)，E为电源(电动势8V，内阻不计)，S为开关．7\nⅠ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(选填“左”或“右”)Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线)Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________．(选填“不变”“增大”或“减小”)解析：(1)由小电珠的规格可知，其电阻约为R＝＝12Ω，故选D.(2)Ⅰ.由于电压应从零开始，结合分压接法的特点，开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于最左端．Ⅱ.由于电压表和电流表总是调不到零，因此滑动变阻器不是分压接法，各元件无故障则是1点到5点导线没有连接好．Ⅲ.由IU图象的斜率越来越小可知小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大．答案：(1)D　(2)Ⅰ.左　Ⅱ.1　5(5　1)　Ⅲ.增大7．有一个额定电压为10V、额定功率在10～15W之间的用电器L(该用电器在电路中可用电阻符号表示)，为了测定它的额定功率，现有下面器材可供选用：A．电动势为3V、15V、50V的直流电源各一个(内阻均不计)B．三种规格的滑动变阻器各一个：R1(规格为0～5Ω　3A)、R2(规格为0～15Ω　2A)、R3(规格为0～50Ω　1A)C．量程分别为0～0.6A、0～3A内阻可忽略的双量程直流电流表一只D．量程为0～3V、内阻为2kΩ的直流电压表一只E．阻值为r1＝2kΩ、r2＝6kΩ、r3＝20kΩ的定值电阻各一个(实验中只能选用一个)F．开关一个，导线若干利用上述仪器，为使测量尽可能准确、方便，并使耗电功率最小，请回答：(1)应该选择的滑动变阻器是______________________．7\n(2)应该选择的电流表量程是__________________．(3)画出测量电路图．(4)若电表的指针如图所示，由此可求得该用电器额定功率P＝________W(结果保留三位有效数字)．解析：由P＝UI得，用电器L的最大电流为1.5A，又由RL＝得：用电器L的最大电阻为10Ω，为了测量方便和安全，滑动变阻器选用R2，电流表选用0～3A，由于选用的滑动变阻器最大阻值为15Ω，而电路又无特殊要求，则电路选用限流供电，而电压表的量程较小，需要改装电压表，r2与电压表串联测电压，由串并联电路特点，＝，U0＝12V，由于电流表的内阻可以忽略，电流表内接．电路图如答案图所示．电压表的读数为2.5V，经计算可知用电器L两端的电压UL＝10V，电流表的读数为1.2A，则P＝ULI＝12.0W.答案：(1)R2　(2)0～3A　(3)如图所示　(4)12.07