2019年高中物理 實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線同步課時(shí)檢測 粵教版選修3-1.doc

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2019年高中物理 實(shí)驗(yàn) 描繪小燈泡的伏安特性曲線同步課時(shí)檢測 粵教版選修3-1 1．會(huì)描繪小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的曲線． 2．能夠分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律． 1.如圖所示，電流表的示數(shù)是________A，電壓表的示數(shù)是________V. 解析：本題考查電流表、電壓表的讀數(shù)．當(dāng)表的最小刻度值為0.1時(shí)要估讀到最小刻度值下一位，當(dāng)最小刻度值為0.05或0.02時(shí)，讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位即可． 答案：0.48　2.20 2．兩個(gè)電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示．由圖可知，兩電阻的阻值之比R1∶R2等于(　　) A．1∶3　　 B．3∶1 C．1∶　　 D.∶1 解析：U－I圖象中|k|＝，所以＝||＝. 答案：A 一、單項(xiàng)選擇題 1．在描繪小燈泡的伏安特性時(shí)，以電流值作橫坐標(biāo)，電壓值作縱坐標(biāo)．所得的圖線可能是下面圖線中的(　　) 解析：由于小燈泡兩端的電壓升高時(shí)，燈絲的溫度升高，導(dǎo)致燈絲電阻變大，所以只有D滿足題意． 答案：D 2．在描繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí)采用如圖所示電路，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表示數(shù)變化而電壓表指針不動(dòng)，下列原因可能的是(　　) A．燈泡中燈絲已燒斷 B．滑動(dòng)變阻器滑片接觸不良 C．燈泡內(nèi)部短路 D．滑動(dòng)變阻器A端接觸不良 解析：電流表示數(shù)變化而電壓表指針不動(dòng)，說明有電流流過燈泡但其兩端無電壓，即燈泡短路，選C. 答案：C 3．某燈泡上標(biāo)有“4 V,0.7 A”的字樣，在描繪該燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中所用的電流表為0～0.6 A～3 A，電壓表為0～3 V～15 V，為了提高實(shí)驗(yàn)的精確性則下列說法中正確的是(　　) A．電壓表應(yīng)選0～3 V量程，電流表應(yīng)選0～0.6 A量程 B．電壓表應(yīng)選0～15 V量程，電流表應(yīng)選0～0.6 A量程 C．電壓表應(yīng)選0～3 V量程，電流表應(yīng)選0～3 A量程 D．電壓表應(yīng)選0～15 V量程，電流表應(yīng)選0～3 A量程 解析：一般情況下電壓表和電流表的量程不能小于被測燈泡的額定值，但是本題強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的精確性，若電壓表選0～15 V量程則其額定電壓還不到滿偏刻度的1/3，誤差較大．同理電流表應(yīng)選0～0.6 A量程． 答案：A 二、雙項(xiàng)選擇題 4．如下圖所示，a、b、c、d是滑動(dòng)變阻器的四個(gè)接線柱．現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中的A、B兩點(diǎn)間，并要求滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)過程中，燈泡變暗，則接入電路A、B兩點(diǎn)間的接線柱可能是(　　) A．b和c　　 B．a(chǎn)和c　 　C．a(chǎn)和d　 　D．b和d 解析：滑動(dòng)變阻器是利用改變導(dǎo)線長度來改變電阻的，如圖所示，要使滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí)，燈泡變暗，只要接入電路的滑動(dòng)變阻器電阻絲增長即可，所以應(yīng)該接bc或bd. 答案：AD 5．某同學(xué)研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性，他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測得的數(shù)據(jù)，分別繪制了I－U圖線，如下圖所示，下列說法正確的是(　　) A．圖(1)的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用 B．圖(2)的阻值隨電壓升高而增大 C．圖(3)的阻值隨電壓升高而增大 D．圖(2)、(3)一定是由金屬材質(zhì)構(gòu)成的導(dǎo)電元件 解析：(1)中I－U圖象為一次函數(shù)圖象，即不隨溫度變化而變化．所以可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻．同理，(2)中R隨溫度升高而增大，(3)中R隨溫度升高而減?。? 答案：AB 6．在“描繪小燈泡伏的安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)(　　) A．采用電流表內(nèi)接法，因?yàn)樾襞莸碾娮璞入妷罕韮?nèi)阻小得多 B．采用電流表內(nèi)接法，因?yàn)樾襞莸碾娮璞入娏鞅韮?nèi)阻大得多 C．采用電流表外接法，因?yàn)樾襞莸碾娮璞入妷罕韮?nèi)阻小得多 D．采用電流表外接法，因?yàn)樾襞莸碾娮枧c電流表內(nèi)阻差不多 解析：由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法． 答案：CD 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 7．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V,2 W”的字樣，現(xiàn)要描繪這個(gè)燈泡的伏安特性圖線．有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻約為10 kΩ) B．電壓表(0～10 V，內(nèi)阻約為20 kΩ) C．電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻約為1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.4 Ω) E．滑動(dòng)變阻器(10 Ω，2 A) F．學(xué)生電源(直流6 V)，還有電鍵、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用__________，電流表應(yīng)選用________表示． (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，測量電壓從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請將下圖中實(shí)物連接成滿足實(shí)驗(yàn)要求的測量電路． (3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線(如圖所示)，若用電動(dòng)勢為3 V、內(nèi)阻為2.5 Ω的電源給該小燈泡供電，則該小燈泡的實(shí)際功率是________W. 解析：(1)因燈泡的額定電壓為4 V，為保證安全選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確；故只能選用0～5 V的電壓表，故選A；由P＝UI得，燈泡的額定電流I＝＝＝0.5 A；故電流表應(yīng)選擇0～0.6 A的量程，故選D；(2)由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，燈泡的電阻約為R＝＝8 Ω，跟電流表內(nèi)阻接近，所以用電流表外接法，實(shí)物圖連接如圖所示．(3)當(dāng)燈泡接入電動(dòng)勢為3 V、內(nèi)阻為2.5 Ω的電源中時(shí)，由閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r得U＝3－2.5I.畫出U－I圖象，與該小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)表示該燈泡接入電路中的電壓和電流，由圖讀出通過燈泡電流為0.4 A，兩端電壓為2.0 V，所以功率為0.8 W. 答案：(1)A　D　(2)如圖所示　(3)0.80(0.78～0.82) 8．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按如圖所示的方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表都已調(diào)零．閉合開關(guān)后： (1)若電壓表的示數(shù)為2 V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導(dǎo)線為________． (2)若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3 A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線為________． (3)若反復(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、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為__________________． 解析：(1)電壓表的示數(shù)為2 V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，說明電壓表與小燈泡沒有并聯(lián)好(可能是d、h導(dǎo)線斷路)，但電壓表又與其他部分組成了閉合電路，故斷路的導(dǎo)線只可能是d.(2)小燈泡亮，但電壓表的示數(shù)為零，同樣說明電壓表與小燈泡沒有并聯(lián)好(可能是d、h導(dǎo)線斷路)，但電流表有示數(shù)說明d未斷路，故斷路的導(dǎo)線只可能是h.(3)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、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，說明滑動(dòng)變阻器在實(shí)際電路中沒有起到如連接電路中應(yīng)起到的分壓作用，而僅起到限流作用，故可斷定斷路的導(dǎo)線為g. 答案：(1)d　(2)h　(3)g 9．小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大．某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡的電流和電壓)： I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）該同學(xué)漏填了U＝1.20 V時(shí)對應(yīng)的電流I，請根據(jù)如下圖所示的指針位置，讀出電流表的示數(shù)，并在上表空格中填上相應(yīng)的示數(shù)． (2)在下面的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． 可用的器材有：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器(變化范圍為0～10 Ω)、電源、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干． (3)在下圖所示的坐標(biāo)中畫出小燈泡的U－I曲線． 解析：(1)由表中I欄數(shù)據(jù)可知，電流表量程為0～0.6 A，所以表中讀數(shù)為0.42 A. (2)描繪小燈泡的U－I曲線，電壓要求從0開始逐漸變大，因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法，由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法．實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示． (3)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)，然后將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線(如圖所示)． 答案：(1)0.42 (2)如圖所示　　　　　(3)如圖所示 　　 10．某同學(xué)使用了如下器材：電源E(電動(dòng)勢12 V)；電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻約15 kΩ)；電流表A(量程100 mA，內(nèi)阻約10 Ω)；滑動(dòng)變阻器(最大電阻為50 Ω)；單刀單擲開關(guān)；導(dǎo)線若干．測出了一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線如下圖所示，已知小燈泡的額定電壓為12 V. (1)請?jiān)谔摼€方框中畫出此實(shí)驗(yàn)電路． (2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖在下圖的實(shí)物圖上連線． (3)由小燈泡的伏安特性曲線可知小燈泡的額定功率為P額＝________W，小燈泡電阻的變化特性為_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________. 解析：(1)描繪小燈泡的U－I曲線，電壓要求從0開始逐漸變大，因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法，由于小燈泡的電阻較小，小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻差不多，而比電壓表內(nèi)阻小得多，電壓表分流可忽略，故應(yīng)采用電流表外接法． (2)略． (3)由圖象可知：當(dāng)U＝12 V時(shí)，I≈95.2 mA，由公式P＝UI得P≈1.15 W. 答案：(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示 (2)實(shí)物連線如圖乙所示 (3)1.15(1.14～1.16)　燈泡電阻隨電壓升高而增大(或隨溫度升高而增大；或電壓越高時(shí)電阻增大越快) 11．發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件．它的電路符號如下圖所示，正常使用時(shí)，帶“＋”號的一端接高電勢，帶“－”號的一端接低電勢．某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示． U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 I/mA 0 0.4 0.9 1.5 2.3 3.2 4.3 5.4 U/V 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 I/mA 6.8 9.3 12 15 19 24 30 37 （1面的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．(實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻RV約為10 kΩ，電流表的內(nèi)阻RmA約為100 Ω) (2)在上圖中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的I－U圖象． (3)若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0 V，而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢為1.5 V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的．根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管處于最佳工作狀態(tài)？ 解析：(1)由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù)，可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100～500 Ω之間，與r＝1 000 Ω比較，屬于小電阻，應(yīng)采用電流表外接法；又從表格中得到信息，實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓必須從0開始增大，因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法．所以實(shí)驗(yàn)電路如下圖(a)所示． 　　 (2)將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn)，可畫出二極管的I－U圖線，如上圖(b)中的曲線所示． (3)由二極管的I－U圖象可知： 當(dāng)U＝2.0 V時(shí)，I＝10 mA，即R＝U/I＝200 Ω， 設(shè)串聯(lián)電阻Rx后二極管處于最佳工作狀態(tài)，則由閉合電路歐姆定律可得： I(R＋Rx)＝E，解得Rx＝100 Ω. 答案：(1)如上圖(a)所示　(2)如上圖(b)所示 (3)100 Ω