（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線率教學(xué)案 新人教版

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1、第5節(jié)　實(shí)驗(yàn)：描繪小燈泡的伏安特性曲線 夯實(shí)基礎(chǔ)　【p143】 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．實(shí)驗(yàn)電路(如圖所示)：電流表采用外接(小燈泡電阻很小)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式(使電壓能從零開始連續(xù)變化) 2．實(shí)驗(yàn)原理：用電壓表和電流表可以分別測(cè)出多組小燈泡的電壓和電流值，在坐標(biāo)紙的I－U坐標(biāo)系中描出各個(gè)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來(lái)． 三、實(shí)驗(yàn)器材 學(xué)生電源(4～6 V直流)，小燈泡(“4 V　0.7 A”或“3.8 V　0.3 A”)，電流表(內(nèi)阻較小)，電壓表(內(nèi)阻很大)，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)和導(dǎo)線． 四、實(shí)驗(yàn)步驟

2、1．連接電路：確定電流表、電壓表的量程，按實(shí)驗(yàn)電路圖連好電路．(注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為零)． 2．測(cè)量數(shù)據(jù)：閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表、電壓表有較小但明顯的示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I值． 3．重復(fù)測(cè)量：用同樣的方法測(cè)量并記錄12組U值和I值. 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 電壓U/V 電流I/A 4.整理器材：斷開開關(guān)S，整理好器材． 5．描繪曲線：在坐標(biāo)紙上，以U為橫坐標(biāo)、I為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)

3、系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，先觀察所描點(diǎn)的走向，再用平滑曲線連接各點(diǎn)得到I－U圖線． 五、注意事項(xiàng) 1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法． 2．本實(shí)驗(yàn)要作出I－U圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓式接法． 3．為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的左端． 4．加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓． 5．連圖線時(shí)曲線要平滑，絕對(duì)不要出現(xiàn)折線． 六、誤差分析 1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大． 2．測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差． 3．在坐標(biāo)紙上描

4、點(diǎn)、作圖時(shí)帶來(lái)誤差． ?！　　緋143】 考點(diǎn)突破　　 例1為測(cè)定標(biāo)有“4.5 V　2 W”字樣小燈泡的伏安特性曲線，有下列器材可供選用： A．電壓表V1(0～3 V，內(nèi)阻為3 kΩ) B．電壓表V2(0～15 V，內(nèi)阻為15 kΩ) C．電流表A(0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω) D．定值電阻R0(阻值為3 kΩ) E．滑動(dòng)變阻器R(10 Ω，2 A) F．學(xué)生電源(直流6 V，內(nèi)阻不計(jì)) G．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能小，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，下圖所示的四幅電路圖中滿足實(shí)驗(yàn)要求的是______．該實(shí)驗(yàn)電路圖中○,X)是電壓表________(填“V1

5、”或“V2”)；該電路圖中小燈泡兩端電壓U與對(duì)應(yīng)電壓表讀數(shù)UV的比值＝________． (2)正確連接電路，閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移到________(填“a”或“b”)端；實(shí)驗(yàn)操作中，為使燈泡不被燒壞，當(dāng)觀察到電表○,X)的示數(shù)接近________V時(shí)，要特別注意滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)． 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)要求從零開始取數(shù)據(jù)，所以滑動(dòng)變阻器接成分壓式電路，甲、丙錯(cuò)；繪制伏安特性曲線，應(yīng)該使燈泡兩端電壓由0～4.5 V連續(xù)變化，如果用0～15 V量程電壓表測(cè)量，其最小分度值為0.5 V，測(cè)量誤差較大，所以選用0～3 V量程的電壓表V1，再串聯(lián)定值電阻，將其改裝為6 V量程的電壓

6、表，所以乙正確．由分壓規(guī)律可知，＝2. (2)正確連接電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)使燈泡兩端電壓最小，故滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到a端；由于電壓表內(nèi)阻與定值電阻阻值相等，由分壓規(guī)律可知，當(dāng)電壓表讀數(shù)接近2.25 V時(shí)，小燈泡兩端電壓接近4.5 V的額定電壓． 【答案】(1)乙　V1　2　(2)a　2.25 針對(duì)訓(xùn)練　 1．某實(shí)驗(yàn)小組想研究小燈泡的伏安特性，除了提供小燈泡(規(guī)格“12 V　5 W”)外，還有以下一些器材： A．電源：12 V，內(nèi)阻不計(jì) B．電流表A1：0～0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω C．電流表A2：0～3 A，內(nèi)阻約0.025 Ω D．電壓表V1：0～3 V，內(nèi)阻約3

7、kΩ E．電壓表V2：0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ F．滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為18 Ω，滑片的有效移動(dòng)長(zhǎng)度為27 cm) G．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干 (1)完成該實(shí)驗(yàn)，需要選擇的儀器有__ABEFG__．(填儀器前的字母代號(hào)) (2)某位同學(xué)測(cè)得小燈泡的伏安特性曲線如圖1所示．某次測(cè)量時(shí)，電流表指針位置如圖2所示，電流表讀數(shù)為__0.40__ A，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為__2.4__W. (3)根據(jù)I－U圖象可知：從A點(diǎn)IA＝0.30 A到B點(diǎn)IB＝0.50 A的過程中小燈泡的電阻逐漸__增大__(選填“增大”或“減小”)，改變的阻值約為__10.7__Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))．

8、在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過程中，滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)了__15__cm. 【解析】(1)根據(jù)小燈泡規(guī)格“12 V　5 W”可知額定電流I額＝＝ A≈0.42 A，所以電流表應(yīng)選0～0.6 A量程；由于額定電壓為12 V，故電壓表應(yīng)選0～15 V量程；還需要電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線等，故所選器材為ABEFG. (2)電流表量程是0.6 A，每小格電流是0.02 A，所以電流表讀數(shù)為I＝0.40 A；根據(jù)I－U圖象可知I＝0.40 A時(shí)，小燈泡兩端的電壓U＝6.0 V，所以小燈泡消耗的實(shí)際功率為P＝UI＝2.4 W. (3)電路如圖所示，根據(jù)I－U圖象可知RA＝ Ω＝13.3 Ω、R

9、B＝ Ω＝24 Ω，從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中燈泡的電阻逐漸增大，改變的阻值為10.7 Ω；設(shè)滑片在A點(diǎn)時(shí)與燈泡并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器阻值為R，此時(shí)燈泡兩端電壓即與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)電壓為U并＝4 V，滑動(dòng)變阻器另段電壓為12 V－4 V＝8 V，通過燈泡的電流為IL＝0.30 A，由串并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可得，×(18 Ω－R)＝8 V，解得R＝8 Ω；與燈泡并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電阻絲長(zhǎng)度為×27 cm＝12 cm；在獲得AB段圖線數(shù)據(jù)的過程中，滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)了27 cm－12 cm＝15 cm. ?！　　緋144】 考點(diǎn)突破　　 例2在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的規(guī)格為“2.0

10、 V　0.5 A”．備有下列器材： A．電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)) B．電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約1 kΩ) C．電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約4 kΩ) D．電流表A1(量程0～3 A，內(nèi)阻約0.1 Ω) E．電流表A2(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.6 Ω) F．滑動(dòng)變阻器R1(0～5 Ω，3.0 A) G．滑動(dòng)變阻器R2(0～200 Ω，1.25 A) H．開關(guān)和若干導(dǎo)線 為了盡可能準(zhǔn)確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，請(qǐng)完成以下內(nèi)容． (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(請(qǐng)?zhí)?/p>

11、寫選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)． (2)圖甲是實(shí)物電路，請(qǐng)你不要改動(dòng)已連接的導(dǎo)線，把還需要連接的導(dǎo)線補(bǔ)上． (3)某同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn)后，又找了另外兩個(gè)元件，其中一個(gè)是由金屬材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而增大，而另一個(gè)是由半導(dǎo)體材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而減?。诌x用了合適的電源、電表等相關(guān)器材后，對(duì)其中的一個(gè)元件進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)得通過其中的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù)如下表所示： U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中

12、作出該元件的I－U圖線；該元件可能是由__________(填“金屬”或“半導(dǎo)體”)材料制成的． (4)在(3)的基礎(chǔ)上，該同學(xué)進(jìn)一步分析，如果讓一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V、內(nèi)阻為0.5 Ω的干電池只對(duì)該元件供電，則該元件消耗的功率為__________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 【解析】(1)因電源電壓為3 V，故電壓表應(yīng)選用B；燈泡的額定電流為0.5 A，則電流表應(yīng)選用E；因滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用總阻值較小的F. (3)由該元件的I－U圖線的特征可知，元件的電阻隨溫度升高而減小，可知該元件可能是由半導(dǎo)體材料制成的． (4)在元件的I－U圖象中作出電源的U－I圖

13、線，由圖丙可知交點(diǎn)坐標(biāo)I＝1.1 A，U＝0.95 V，則元件消耗的功率為P＝IU≈1.0 W. 【答案】(1)B　E　F (2)如圖甲所示　(3)I－U圖線如圖乙所示　半導(dǎo)體 (4)1.0(0.98～1.1之間) 針對(duì)訓(xùn)練　 2．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一廢舊電阻元件，其上標(biāo)注“2.5 V　1.2 W”的字樣，為描繪出該元件的U－I圖線，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材： A．直流電源(電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，內(nèi)阻不計(jì)) B．電流表(量程0～3 mA，內(nèi)阻為1 Ω) C．電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω) D．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～5 Ω，允許通過的最大電流為0.6

14、 A) E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～50 Ω，允許通過的最大電流為0.6 A) F．定值電阻(阻值為999 Ω) G．定值電阻(阻值為99 Ω) H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)電流表應(yīng)選__C__；由于沒有電壓表，應(yīng)將電流表__B__和定值電阻__F__串聯(lián)后作為電壓表使用；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__D__．(填寫器材前的字母標(biāo)號(hào)) (2)如圖甲所示為該同學(xué)連接的部分電路，請(qǐng)你幫助他完成剩余部分的連線． __如圖所示__ (3)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到該元件的U－I圖線如圖乙所示，由圖線可知，該元件的阻值隨溫度的升高而__增大__(選填“增大”“不變”或“減小”)，若將該元件直接接到電動(dòng)勢(shì)為

15、1.5 V、內(nèi)阻為2 Ω的電源上，該元件消耗的功率為__0.28__W__. 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中電流表選用量程為0～0.6 A的C，需將另一電流表B和F串聯(lián)，改裝為量程為3 V的電壓表，描繪該元件的U－I圖線時(shí)，電壓應(yīng)從零開始測(cè)量，故應(yīng)采用分壓電路，為了便于操作，滑動(dòng)變阻器選擇D. (2)實(shí)物連線中，由于待測(cè)元件阻值較小，電流表分壓作用明顯， 故電流表應(yīng)采用外接法． (3)從題圖乙中圖線判斷，電流增大，元件的阻值增大；直接接在電源上時(shí)，有U＝1.5－2I(V)，作出此時(shí)該元件的U－I圖線，如圖所示，兩圖線的交點(diǎn)即為元件的實(shí)際電流與電壓，故該元件消耗的功率P＝0.28 W.

16、?！　　緋145】 考點(diǎn)突破　　 例3某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V　0.3 A”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．可供該同學(xué)選用的器材除開關(guān)、導(dǎo)線外，還有： 電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻等于3 kΩ) 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻等于15 kΩ) 電流表A1(量程0～200 mA，內(nèi)阻等于10 Ω) 電流表A2(量程0～3 A，內(nèi)阻等于0.1 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0～10 Ω，額定電流2 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0～1 kΩ，額定電流0.5 A) 定值電阻R3(阻值等于1 Ω) 定值電阻R4(阻值等于10 Ω) 定值電阻R5(阻值

17、等于1 kΩ) 電源E(E＝6 V，內(nèi)阻不計(jì)) (1)請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將你選用的元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁． Ｋ (2)按你設(shè)計(jì)的電路圖，把實(shí)物圖連成實(shí)驗(yàn)電路，在圖上標(biāo)出元件字母代碼． (3)該同學(xué)描繪出的I－U圖象應(yīng)是下圖中的________． 【解析】(1)用電壓表V1和R5串聯(lián)，可改裝成量程為U＝(rg＋R5)＝×(3＋1)V＝4 V的電壓表；用量程為200 mA的電流表A1與定值電阻R4并聯(lián)可改裝為量程為I＝Ig＋＝0.2 A＋ A＝0.4 A的電流表；待測(cè)小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接，電路圖如圖所示． (2) (3)小燈泡的電阻隨溫度升高而變

18、大，故該同學(xué)描繪出的I－U圖象應(yīng)該是B. 【答案】(1)見解析圖　(2)見解析圖　(3)B 【小結(jié)】①如果知道電壓表的內(nèi)阻和它兩端的電壓，則通過它的電流IV＝，即電壓表可當(dāng)電流表使用，IV很?。? ②如給出的電表量程不符合盡量減小讀數(shù)誤差又能安全使用的要求，則要利用給出的定值電阻，從中選用適當(dāng)?shù)慕o電表擴(kuò)大量程． ③連實(shí)物圖時(shí)，可以先一個(gè)一個(gè)“零件”連好，然后各“零件”組裝成一個(gè)“系統(tǒng)”．例如：可以先連接測(cè)量系統(tǒng)，注意分清電流表是內(nèi)接還是外接；再連接控制系統(tǒng)，注意分清滑動(dòng)變阻器是連成限流式還是分壓式． ④描點(diǎn)時(shí)要嚴(yán)格按數(shù)據(jù)描，描好后先看點(diǎn)的大致分布，判斷是直線型還是曲線型，畫直線要使不在

19、直線上的點(diǎn)對(duì)稱分布在直線兩旁，畫曲線要平滑． 針對(duì)訓(xùn)練　 3．LED二極管的應(yīng)用是非常廣泛的，2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予了日本科學(xué)家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學(xué)家中村修二，以表彰他們發(fā)明了藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)，并因此帶來(lái)的新型節(jié)能光源．某同學(xué)想要描繪某發(fā)光二極管的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示. U/V 0.0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 I/mA 0.0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 30.0 實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材： A．電壓表(量程0～3

20、 V，內(nèi)阻約20 kΩ) B．電壓表(量程0～15 V，內(nèi)阻約100 kΩ) C．電流表(量程0～50 mA，內(nèi)阻約40 Ω) D．電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約2 Ω) E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～20 Ω，允許最大電流2 A) F．電源(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)) G．開關(guān)，導(dǎo)線若干 (1)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表選用的是__A__，電流表選用的是__C__(填選項(xiàng)字母)． (2)如圖甲中的實(shí)物連線已經(jīng)連了部分電路，請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整． __見解析圖甲__ (3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出該二極管的I－U圖線． __見解析圖乙__ (4)若此

21、發(fā)光二極管的最佳工作電流為15 mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連，還需串聯(lián)一個(gè)阻值R＝__53__ Ω的電阻，才能使它工作在最佳狀態(tài)．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表可知電壓最大為2.80 V，最大電流為30.0 mA，所以電壓表應(yīng)選擇A，電流表應(yīng)選擇C. (2)通過估算二極管的阻值可知滿足>，所以電流表應(yīng)用外接法． 由于電流、電壓從零開始調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，連線圖如圖甲所示． (3)畫出的I－U圖象如圖乙所示 (4)根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有I＝，由I－U圖象可讀出I＝15 mA時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓U＝2.2 V，可求出

22、Rx≈146.7 Ω，代入數(shù)據(jù)解得R≈53 Ω. 考 點(diǎn) 集 訓(xùn)　【p319】 1．一只小燈泡，標(biāo)有“3 V　1.5 W”的字樣．現(xiàn)要描繪小燈泡0～3 V的伏安特性曲線．實(shí)驗(yàn)器材有： A．最大阻值為10 Ω的滑動(dòng)變阻器 B．電動(dòng)勢(shì)為6 V、內(nèi)阻約為1.0 Ω的電源 C．量程為0～0.6 A、內(nèi)阻約為1.0 Ω的電流表A1 D．量程為0～3 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表A2 E．量程為0～3 V、內(nèi)阻約為6 kΩ的電壓表V1 F．量程為0～15 V、內(nèi)阻約為10 kΩ的電壓表V2 G．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)電壓表應(yīng)選用__E__；電流表應(yīng)選用__C__．(將選項(xiàng)代號(hào)的字母填

23、在橫線上) (2)在該實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)電路．為了減小誤差，應(yīng)選取的電路是__C__(將選項(xiàng)代號(hào)的字母填在橫線上)． (3)以下是該實(shí)驗(yàn)的操作步驟： A．將電流表、電壓表、變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路； B．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置，保證閉合開關(guān)前使滑動(dòng)變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的阻值最大； C．閉合開關(guān)，記下電壓表、電流表的一組示數(shù)(U1，I1)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，每移動(dòng)一次記下一組(U，I)值，共測(cè)出12組數(shù)據(jù)； D．按所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線段連接起來(lái)，得出小燈泡的伏安特性曲線． 指出以上步驟中存在錯(cuò)誤或不妥之處并修改． __步驟B

24、不妥，閉合開關(guān)前應(yīng)使滑動(dòng)變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的阻值為零；步驟D有錯(cuò)，應(yīng)為按所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)并將各點(diǎn)用一條平滑的曲線連接起來(lái)．__ 【解析】(1)因?yàn)樾襞莸念~定電壓為3 V，故電壓表選E；小燈泡的額定電流I＝＝ A＝0.5 A，故電流表選C. (2)小燈泡在額定電壓下的電阻R＝＝6 Ω，由于>，故電流表外接．描繪伏安特性曲線時(shí)，電壓從零開始，需用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，選C. 2．某實(shí)驗(yàn)小組在進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)探究中，要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8 V　1 W”的小燈泡的R－U曲線，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇： A．電壓表V(量程0～5 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) B．直流電源E

25、(電動(dòng)勢(shì)4.5 V，內(nèi)阻不計(jì)) C．電流表A1(量程0～300 mA，內(nèi)阻約為1 Ω) D．電流表A2(量程0～800 mA，內(nèi)阻約為0.4 Ω) E．滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～20 Ω) (1)實(shí)驗(yàn)中為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量且方便調(diào)節(jié)，電流表應(yīng)選用__A1__(選填“A1”或“A2”)． (2)實(shí)驗(yàn)中要求小燈泡電壓從零開始逐漸增大到額定電壓，測(cè)量誤差盡可能?。?qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，畫在下面方框中． __如圖所示__ (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)小組計(jì)算并描繪出了R－U的圖象，與理想情況略有偏差，如圖甲所示．由圖甲可知，當(dāng)所加電壓為2.0 V時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的電功率為__0.44

26、__W(保留兩位有效數(shù)字)． (4)小燈泡的I－U圖象如圖乙所示．則流過小燈泡的電流I隨電壓U變化的圖象是__①__(請(qǐng)選擇“①”或“②”)． 【解析】(1)小燈泡的功率P＝IU，則I＝ A＝0.263 A＝263 mA，知實(shí)驗(yàn)中為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量且方便調(diào)節(jié)，電流表應(yīng)選用A1. (2)由題中要求和數(shù)據(jù)，可知電流表應(yīng)外接，采用分壓電路，實(shí)驗(yàn)電路圖如答案圖所示． (3)由題圖甲可知，當(dāng)所加電壓為2 V時(shí)，燈泡的電阻為R＝9 Ω，小燈泡實(shí)際消耗的電功率為P＝≈0.44 W. (4)小燈泡的電阻隨電壓U升高而增大，小燈泡的I－U圖象與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)即小燈泡電阻，可知題圖乙中流過小燈

27、泡的電流I隨電壓U變化的圖象是①. 3．某同學(xué)合理選用下列器材組成一個(gè)電路，同時(shí)對(duì)兩個(gè)不同的熱敏電阻RA、RB進(jìn)行了測(cè)量，得到了兩個(gè)熱敏電阻的I－U關(guān)系曲線，如圖所示． 在實(shí)驗(yàn)中，有以下器材供選擇： A．量程為0～50 mA的電流表A1，內(nèi)阻約10 Ω B．量程為0～0.6 A的電流表A2，內(nèi)阻約0.05 Ω C．量程為0～3 V的電壓表V1，內(nèi)阻約10 kΩ D．量程為0～6 V的電壓表V2，內(nèi)阻約50 kΩ E．電動(dòng)勢(shì)為12 V、內(nèi)阻不計(jì)的直流電源 F．滑動(dòng)變阻器R1(50 Ω，0.6 A) G．滑動(dòng)變阻器R2(10 Ω，0.02 A) H．單刀單擲開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若

28、干． (1)為了得到熱敏電阻完整的I－U關(guān)系曲線，請(qǐng)選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材：__ACDEFGH__(填器材前的選項(xiàng)字母)． (2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并把它畫到方框中，標(biāo)明相應(yīng)的器材代號(hào)． (3)該同學(xué)將RA、RB串聯(lián)起來(lái)，與電壓恒為7 V的穩(wěn)壓電源連接，則此時(shí)熱敏電阻RA和RB消耗的功率之比為__2∶5__． 4．當(dāng)小燈泡發(fā)光時(shí)，其燈絲的電阻會(huì)隨著發(fā)光亮度的變化而變化．某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量出小燈泡的電流I和電壓U，得到如下表所示的數(shù)據(jù)． I/A 0.00 0.12 0.22 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0

29、.49 0.50 U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)請(qǐng)你根據(jù)上表數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．可用的器材有：電源(電動(dòng)勢(shì)為3 V)；小燈泡；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約 3 kΩ)；電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω)；滑動(dòng)變阻器(變化范圍0～10 Ω)；開關(guān)和導(dǎo)線若干． __如圖甲所示__ (2)①在坐標(biāo)上畫出小燈泡的U－I曲線(圖上已描出部分點(diǎn))；②由圖可知：燈絲的電阻隨燈泡亮度增加而__變大__(選填“變大”或“變小”)． __如圖乙所示__

30、 (3)如果將上述實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接在電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為2.0 Ω的電源兩端，利用上面的U－I曲線可求出小燈泡的實(shí)際功率是__0.28(0.26～0.30均可)__ W，電源效率為__53%(51%～55%均可)__．(保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)，電路采用分壓接法，由于小燈泡電阻較小，電流表應(yīng)外接．(2)采用描點(diǎn)法描繪小燈泡伏安特性曲線．小燈泡伏安特性曲線上每點(diǎn)的縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的比值表示燈絲電阻大小，可知小燈泡燈絲電阻隨電流的增大而增大，即小燈泡燈絲電阻隨小燈泡亮度的增大而變大．(3)在描繪的小燈泡伏安特性曲線所在的坐標(biāo)系中作出電動(dòng)勢(shì)為1.5 V

31、、內(nèi)阻為2 Ω的電源伏安特性曲線，如答圖丙所示，兩曲線交點(diǎn)坐標(biāo)的乘積等于小燈泡的實(shí)際功率，為P＝0.28 W，電源效率η＝53%. 5．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，需測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3 V　1.5 W”燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流．現(xiàn)有如下器材： 直流電源(電動(dòng)勢(shì)3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)) 電流表A1(量程0～3 A，內(nèi)阻約0.1 Ω) 電流表A2(量程0～600 mA，內(nèi)阻約5 Ω) 電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約200 kΩ) 滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～10 Ω，額定電流1 A) 滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～1 kΩ

32、，額定電流300 mA) (1)在該實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選擇__A2__(填“A1”或“A2”)，電壓表應(yīng)選擇__V1__(填“V1”或“V2”)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇__R1__(填“R1”或“R2”)． (2)某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h連接成如圖甲所示的電路，若用該電路測(cè)出燈泡的工作電壓U和電流I，根據(jù)R＝計(jì)算此時(shí)燈泡的電阻，則燈泡電阻的測(cè)量值__小于__(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值． (3)該同學(xué)連接電路后檢查所有元器件都完好，電流表和電壓表已調(diào)零，經(jīng)檢查各部分接觸良好．但閉合開關(guān)后，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，但電壓表和電流表示數(shù)不能調(diào)為

33、零，則斷路的導(dǎo)線為__h__(選填導(dǎo)線代號(hào))． (4)圖乙是學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出該小燈泡的伏安特性曲線．若將兩個(gè)該燈泡和R＝6.0 Ω的定值電阻一起串聯(lián)與題中的電源組成閉合回路，請(qǐng)估算每個(gè)小燈泡的實(shí)際功率P＝__0.19__W(保留兩位有效數(shù)字)． 【解析】(1)在該實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)有“3 V　1.5 W”燈泡的正常工作電流為0.5 A，則電流表應(yīng)選擇量程600 mA的電流表A2，電壓表應(yīng)選擇量程3 V的電壓表V1，由于電流表應(yīng)從零開始變化，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器R1.(2)如題圖甲所示的電路，電流表外接，電流的測(cè)量值大于通過小燈

34、泡電流的真實(shí)值，電阻測(cè)量值小于真實(shí)值．(3)閉合開關(guān)后，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，但電壓表和電流表示數(shù)不能調(diào)為零，說明斷路的導(dǎo)線為h，滑動(dòng)變阻器分壓接法變成了限流接法．(4)若將兩個(gè)該燈泡和R＝6.0 Ω的定值電阻一起串聯(lián)與題中的電源組成閉合回路，由閉合電路歐姆定律，E＝2U＋I(xiàn)R，變化成I＝－U，代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得I＝0.5－U.在題圖乙中畫出I＝0.5－U函數(shù)圖象(如答圖)，與小燈泡的伏安特性曲線交點(diǎn)的坐標(biāo)約為(0.75 V，0.25 A)，每個(gè)小燈泡的實(shí)際功率P＝UI＝0.75×0.25 W≈0.19 W. 6．某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實(shí)驗(yàn)器材

35、如圖甲所示，現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接． (1)實(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器的滑片從左到右移動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請(qǐng)按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接； __如圖1所示__ (2)某次測(cè)量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為__0.44__A； 　 　　　　　圖乙　　　　　　　　　　圖丙 (3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將__4__只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為__2.28__W(保留兩位小數(shù))． 【解析】(1)電流表示數(shù)要從零

36、開始逐漸增大，滑動(dòng)變阻器要用分壓接法，如圖1所示． (2)電流表示數(shù)為0.44 A. (3)當(dāng)外電路的總電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源有最大的輸出功率，即小電珠的總功率最大，此時(shí)R外＝r＝1 Ω，I＝＝ A＝1.5 A，U外＝＝1.5 V，即每只小電珠兩端的電壓為1.5 V，通過圖象可知每只小電珠的電流為I0＝0.38 A，n＝≈4(只)；通過每只小電珠的電流為I0，兩端電壓為U，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U＋nI0r＝E，而U＋4I0＝3 V，U＝－4I0＋3 V，如圖2所示，圖線的交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)分別為U≈1.5 V，I0≈0.38 A，P＝UI0＝0.57 W，P總＝nP＝0.57×4 W＝

37、2.28 W. 圖2 7．某學(xué)習(xí)小組探究電學(xué)元件的伏安特性曲線． (1)甲同學(xué)要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.6 V　1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下可供選擇的器材： 電壓表V(量程0～5 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) 電流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5 V，內(nèi)阻不計(jì)) 電流表A1(量程0～350 mA，內(nèi)阻約為1 Ω) 電流表A2(量程0～150 mA，內(nèi)阻約為2 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～200 Ω) 滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～10 Ω) 實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選__A1__，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__R2__(填寫器材代號(hào))；在方框中畫出完整的實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明器材代號(hào)．

38、 (2)乙同學(xué)利用甲同學(xué)的電路分別描繪了三個(gè)電學(xué)元件的伏安特性曲線，如圖甲所示．然后他用如圖乙所示的電路分別給三個(gè)元件供電，并測(cè)出給元件1和元件2供電時(shí)的電流和電壓值，分別標(biāo)在圖甲上(A點(diǎn)和B點(diǎn))．已知R0＝ 9．0 Ω，該電源的電動(dòng)勢(shì)E′＝__3.0__V，內(nèi)電阻r′＝__1.0__Ω.用圖乙的電路單獨(dú)給元件3供電時(shí)，元件3的電功率P＝__0.2__W. 【解析】(1)“3.6 V　1.2 W”的小燈泡的額定電流I＝0.33 A，所以應(yīng)選擇電流表A1；因?yàn)槊枥L小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從零開始變化，所以應(yīng)選用分壓電路，為了調(diào)節(jié)方便，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值小的，即選擇滑動(dòng)變阻器R2；考慮到燈泡的電阻較小，應(yīng)選擇電流表外接法． (2)依題意有E′＝1.5 V＋0.15 A×(9.0 Ω＋r′)，E′＝2.2 V＋0.08 A×(9.0 Ω＋r′)，解得：E′＝3.0 V，r′＝1.0 Ω.連接AB作一直線與元件3的伏安特性曲線的交點(diǎn)為 (1.0 V，0.2 A)，所以用圖乙的電路單獨(dú)給元件3供電時(shí)，元件3的電功率P＝0.2 W. - 16 -