2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：36 描绘小灯泡的伏安特性曲线

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：36 描绘小灯泡的伏安特性曲线

www.ks5u.com 规范演练36　描绘小灯泡的伏安特性曲线 ‎[抓基础]‎ ‎1.（2019·北京模拟）用伏安法测电阻，当对被测电阻的阻值一无所知而无法选择何种接法时，可采用试触的方法.如图所示，某同学测量未知电阻R时，让电压表一端接在A点，另一端先后接在B点和C点.他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化.则下列说法正确的是（　　）‎ A.R与电压表阻值接近，应选择电流表内接电路 B.R与电压表阻值接近，应选择电流表外接电路 C.R与电流表阻值接近，应选择电流表外接电路 D.R与电流表阻值接近，应选择电流表内接电路 答案：A ‎2.（2019·浙江卷）小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图甲所示的电路.‎ 甲 ‎（1）在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是　　　　　　的导线没有连接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8‎ 点”）.‎ ‎（2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图乙所示，则电流为　　　　A，此时小灯泡的功率为　　　　W.‎ 乙 ‎（3）做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是　　　　.‎ A.0.08 A　　　　B.0.12 A　　　　C.0.20 A 答案：（1）1点至4点　（2）0.30　0.75　（3）C ‎3.（2018·四川省泸县第二中学模拟）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6 V，2.5 W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：‎ A.直流电源（6 V，内阻不计）；‎ B.电流表G（满偏电流3 mA，内阻Rg＝10 Ω）；‎ C.电流表A（0～0.6 A，内阻未知）；‎ D.滑动变阻器R（0～20 Ω，5 A）；‎ E.滑动变阻器R（0～200 Ω，1 A）；‎ F.定值电阻R0（阻值1 990 Ω）；‎ G.开关与导线若干.‎ ‎（1）根据题目提供的实验器材，请你在虚线下框内设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）.‎ ‎（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用　　　　（填写器材序号）.‎ ‎（3）将上述电子元件R1和另一电子元件R2接入如图甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示.电源的电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计.调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为　　　　Ω，R3接入电路的阻值为　　　　Ω（结果保留两位有效数字）.‎ 甲　　　　　　　　乙　‎ 答案：（1）如图所示 ‎（2）D　（3）10　4‎ ‎4.（2019·黑龙江模拟）某学习小组为了研究标有“2.5 V　0.3 A”字样小灯泡的伏安特性曲线，到实验室找到了下列器材：两块相同的电流表G（满偏电流Ig＝0.5 mA，内阻Rg＝200 Ω），电源（电动势E＝3 V，内阻不计）.还有可供选择的器材：‎ A.定值电阻（600 Ω）；‎ B.定值电阻（5 800 Ω）；‎ C.定值电阻（ Ω≈0.25 Ω）；‎ D.定值电阻（ Ω≈2.5 Ω）；‎ E.滑动变阻器（0～10 Ω，2 A）；‎ F.滑动变阻器（0～200 Ω，0.1 A）.‎ 由于没有电压表和电流表，该学习小组设计了如图所示的测量电路，为了较为精确地测量电流和电压的值，则 ‎（1）电阻R1选择　　　　，电阻R2选择　　　，控制电路部分的滑动变阻器应该选择　　　　（填写器材前面的字母）.‎ ‎（2）请根据题目所给器材，将控制部分的电路图补充完整.‎ ‎（3）在测量过程中，滑动变阻器调整到某一位置时，该组同学发现两只表头指针偏转角度完全相同，则此时小灯泡的电阻是____Ω（保留两位有效数字）.‎ 答案：（1）B　C　E　（2）如图所示 ‎（3）7.5‎ ‎5.（2019·黑龙江大庆一中模拟 ‎）某学习小组欲探究小灯泡（额定电压为3 V，额定电流约为0.5 A）的伏安特性曲线，可提供的实验器材如下：‎ A.干电池：电动势约4.5 V，内阻可不计；‎ B.双量程的电压表 V1：量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ；‎ V2：量程为0～15 V，内阻约为15 kΩ；‎ C.双量程的电流表 A1：量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω；‎ A2：量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω；‎ D.滑动变阻器R：阻值范围0～10 Ω，允许通过的最大电流为2 A；‎ E.开关S，导线若干.‎ 在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：‎ ‎（1）根据以上器材，请你把实验电路原理图1补充完整，电压表应选　　　　，电流表应选　　　　.（填所选器材的代号）‎ 图1‎ ‎（2）根据选择的正确电路原理图，用笔画线代替导线将实物图2连接成完整电路.闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到______（选填“A”或“B”）端.‎ 图2‎ ‎（3）按正确操作得到7组电压表和电流表示数如下表所示，请在图3所示的坐标纸上画出小灯泡的U-I图线.‎ 组数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎0‎ ‎0.28‎ ‎0.58‎ ‎0.92‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎3.00‎ I/A ‎0‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.45‎ ‎0.49‎ 图3‎ ‎（4）若将该小灯泡接在电动势为3.0 V、内阻为2.0 Ω的干电池两端，则此时该小灯泡的电阻为　　　Ω（结果保留两位有效数字）.‎ 答案：（1）如图所示　V1　A1‎ ‎（2）如图所示　A端 ‎（3）如图所示　4.6‎ ‎（4）4.6‎ ‎6.（2019·北京首都师大附中三模）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3 V　1.5 W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流.现有如下器材：‎ A.直流电源（电动势3.0 V，内阻不计）；‎ B.电流表A1（量程3 A，内阻约0.1 Ω）；‎ C.电流表A2（量程0.6 A，内阻约5 Ω）；‎ D.电压表V1（量程3 V，内阻约3 kΩ）；‎ E.电压表V2（量程15 V，内阻约200 kΩ）；‎ F.滑动变阻器R1（阻值0～10 Ω，额定电流1 A）；‎ G.滑动变阻器R2（阻值0～1 kΩ，额定电流300 mA）.‎ ‎（1）在该实验中，电流表应选择　　　　（选填“A1”或“A2”），滑动变阻器应选择　　　　（选填“R1”或“R2”）.‎ ‎（2）请你在虚线框内画出实验原理电路图，并将实物连线图甲补充完整.‎ ‎　　　　　　　　　　　　甲 乙 ‎（3）某同学根据测量数据已作出该小灯泡的伏安特性曲线，请计算当小灯泡两端电压为0.75 V时，小灯泡的电阻为R＝　　　　Ω.‎ ‎（4）若将该灯泡与一个6.0 Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P＝　　　　W（保留两位有效数字）.‎ ‎（5）通过实验中测出的5组数据给出的信息，请你推断小灯泡在不超过额定电压条件下，图丙中可能正确的是　　　　　　（图中I、U、P分别为小灯泡的电流、电压、功率）.‎ ‎　 A　 　B　　　C　　　D 丙 解析：（1）灯泡额定电流I＝＝＝0.5 A，故电流表选A2，灯泡额定电压为3 V，电压表选V1，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1.‎ ‎（2）由于描绘小灯泡的伏安特性曲线需要电压和电流从零开始到额定值，则滑动变阻器采用分压接法；因Rx＝＝6 Ω，与电流表内阻差不多，电流表应采用外接法，其电路原理图和连接实物图分别如图1‎ ‎、图2所示.‎ 图1　　　　　　图2　‎ ‎（3）由作出的伏安特性曲线，知U＝0.75 V对应的电流I＝0.25 A，故电阻为R＝ Ω＝3 Ω.‎ ‎（4）可把6.0 Ω的定值电阻与电源看作等效电源，在灯泡I-U图象中作出电源的I-U图象如图所示：‎ 两图象的交点坐标值为U＝1.1 V，I＝0.32 A，灯泡功率为P＝UI＝1.1 V×0.32 A≈0.35 W.‎ ‎（5）根据功率P＝，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，灯泡的P-U2图象不是直线，随U增大，灯泡电阻增大，P-U2图象的斜率变小，故A、B错误；灯泡功率P＝I2R，随电流I增大，灯泡电阻R变大，P-I2图象斜率变大，故C错误，D正确.‎ 答案：（1）A2　R1　（2）见解析　（3）3　（4）0.35　（5）D ‎7.（2019·四川省冲刺演练）LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环 保、寿命长、体积小等特点，现在已经走进了寻常百姓的生活里.某兴趣小组想测定一个标有“3 V”字样的LED灯正常工作时的电阻（约为400 Ω），实验室提供了如下的实验器材：‎ A.电流表（量程为0～20 mA，内阻约为10 Ω）；‎ B.电流表（量程为0～10 mA，内阻RA＝30 Ω）；‎ C.定值电阻R1＝270 Ω；‎ D.定值电阻R2＝2 970 Ω；‎ E.滑动变阻器R（0～500 Ω）；‎ F.电源（电动势E＝6 V，内阻较小）；‎ G.开关S一个，导线若干.‎ ‎（1）实验时采用的部分实验电路如图所示，该电路中滑动变阻器的作用是限流，为了提高测量的精确性，请选择合适的器材，电表1为　　　　，电表2为　　　　，定值电阻为　　　　（均填写选项前的字母）.‎ ‎（2）请用笔画线代替导线，完成如图所示的电路连接（LED灯的电学符号与小灯泡的电学符号相同）.‎ ‎（3）实验过程中，电表1的示数记为I1，电表2的示数记为I2，LED灯的电阻表达式为Rx＝　　　　，当电表1的示数为______mA时，记下电表2的示数并代入上述表达式中，求得的结果即为LED灯正常工作时的电阻.（所填写的符号与题中仪器名称的符号角标一致，如A1的示数记为I1）‎ 解析：（1）要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED 灯的电流，由于没有电压表，可以将电流表B与定值电阻串联改装为电压表测量电压，改装的电压表内阻R＝＝ Ω＝300 Ω，B的内阻为30 Ω，则定值电阻应选C.‎ ‎（2）用电流表A测总电流进而可得LED灯的电流，滑动变阻器采用限流式接法，电路图如图所示.‎ ‎（3）根据欧姆定律知，LED灯两端的电压UL＝I1（R1＋RA），通过LED灯的电流为I2－I1，则电阻Rx＝，当电表1的示数为10 mA时，LED灯两端的电压为3 V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻.‎ 答案：（1）B　A　C　（2）见解析　（3）　10‎ ‎8.（2019·江西高安三模）某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线.他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如表所示：‎ U/V ‎0.0‎ ‎0.2‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ I/A ‎0.000‎ ‎0.050‎ ‎0.100‎ ‎0.150‎ ‎0.180‎ ‎0.195‎ ‎0.207‎ ‎0.214‎ 图1‎ 现备有器材：‎ A.内阻不计的6 V电源；‎ B.量程为0～3 A的理想电流表；‎ C.量程为0～0.6 A的理想电流表；‎ D.量程为0～3 V的理想电压表；‎ E.阻值为0～10 Ω，额定电流为3 A的滑动变阻器；‎ F.开关和导线若干.‎ ‎（1）这个实验小组在实验中电流表选的是　　　（填器材前面的字母）.‎ ‎（2）利用表格中数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线如图1所示，分析曲线可知该电器元件Z的电阻随U变大而　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”）；‎ ‎（3）若把用电器Z接入如图2所示的电路中时，电流表的读数为0.10 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则定值电阻R0的阻值为_____Ω.‎ 图2‎ 解析：（1）由数据表可知，电路中的最大电流为0.215 A ‎，所以电流表选择C.‎ ‎（2）由I-U图象可知，图线的斜率越来越小，可知元件电阻随U的变大而变大.‎ ‎（3）由I-U图象可知电流I＝0.10 A时，对应的电压U＝0.5 V，所以元件Z的电阻为Rz＝5 Ω，而R0＋Rz＝ Ω＝15 Ω，得R0＝10 Ω.‎ 答案：（1）C　（2）变大　（3）10‎ ‎[提素养]‎ ‎9.（2019·齐齐哈尔三模）一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图，请回答下列问题：‎ 图甲　　　　　　　图乙　　‎ ‎（1）请将图乙中的实物连线按电路图补充完整.‎ ‎（2）考虑电表内阻的影响，当电流表示数为I0时，通过Q的电流值　　　　（选填“大于”“等于”或“小于”）I0.‎ ‎（3）在电路图中闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表的示数调为零.原因可能是图中的　　　（选填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”）处接触不良.‎ ‎（4）实验测得表格中的7组数据.请在坐标纸上作出该元件的I-U图线.‎ 序号 电压/V 电流/A ‎1‎ ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎2‎ ‎0.40‎ ‎0.02‎ ‎3‎ ‎0.80‎ ‎0.05‎ ‎4‎ ‎1.20‎ ‎0.12‎ ‎5‎ ‎1.60‎ ‎0.20‎ ‎6‎ ‎2.00‎ ‎0.31‎ ‎7‎ ‎2.40‎ ‎0.44‎ ‎（5）为了求元件Q在I-U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”或“乙”）同学的方法正确.‎ 解析：（1）实物连线图如图1所示.‎ 图1‎ ‎（2）考虑电压表的分流作用，通过Q的电流小于I0.‎ ‎（3）只有变阻器采用分压式接法时电流和电压才能从零开始调节，电流和电压不能从零调节说明变阻器采用的是限流式接法，所以可能是f处接触不良.‎ ‎（4）将表中各组数据在I-U坐标系中描点，并过这些点作平滑曲线即得到Q的I-U图象，如图2所示.‎ 图2‎ ‎（5）电阻的定义等于R＝，所以应该利用该点的坐标值I、U，由R＝求得，而不是求图象切线的斜率，故甲同学的方法正确.‎ 答案：（1）见解析图1　（2）小于　（3）f　（4）见解析图2　（5）甲 ‎10.（2019·江苏扬州模拟）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件.某同学用图（a）所示的电路研究硅光电池的伏安特性曲线.图中R0为已知定值电阻，两个电压表均视为理想电压表.‎ 图（a）‎ 图（b）‎ 图（c）‎ ‎（1）请根据图（a）所示的电路图，用笔画线代替导线将图（b）中的实物图补充完整.‎ ‎（2）实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量和计算得到该电池的UI曲线，如图（c）中的甲线.由此可知电池的内阻随电流的增大而　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”），短路电流为　　　　μA，电动势为　　　　 V（计算结果保留两位有效数字）.‎ ‎（3）实验二：减小光的强度，重复实验，得到的U-I曲线如图（c）中的乙线所示.‎ 当滑动变阻器的电阻为某一值时，实验一中的V1表的示数为1.5 V，保持该阻值不变，在实验二中外电路消耗的电功率为_______mW（计算结果保留两位有效数字）.‎ 答案：（1）如图所示 ‎（2）增大　295　2.6　（3）0.14‎ ‎11.（2019·山东模拟）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供了如下器材：‎ A.小灯泡（3 V，1.8 W）；‎ B.电压表（量程3 V，内阻约为20 kΩ）；‎ C.电流表（量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω）；‎ D.滑动变阻器（0～10 Ω，2 A）；‎ E.电源（电动势3 V，内阻不计）；‎ F.开关及导线若干，坐标纸.‎ 实验中要求小灯泡上的电压从零开始测量，调节测量多组对应的U、I值.如图所示，一组同学已经完成导线的连接.‎ ‎（1）如图连接好电路，不闭合电键，滑动变阻器滑动头在图示中间位置时电压表示数　　　　（选填“为零”或“不为零”）.‎ ‎（2）在图中闭合电键滑动变阻器滑动头从右端滑到左端的过程中灯泡亮度变化情况是　　　　.‎ ‎（3）指出图中该组同学连接错误的两条导线　　　　（填导线编号）.‎ 答案：（1）不为零　（2）先变暗再变亮　（3）5、6‎ ‎12.（2019·广东红岭中学模拟）如图甲所示是对一个元件X通过实验测得的数据画出的I-U特性曲线.实验所用的仪器有：毫安表（量程为15 mA，内阻约为10 Ω）；电压表（量程为15 V，内阻约为15 kΩ）；恒压电源（电动势E为18 V，内阻不计）.‎ 甲　　　　　　　乙 丙 ‎（1）请根据要求把图乙的实物连接成实验的电路.‎ ‎（2）实验时有如下两个滑动变阻器，应选　　　　（选填“A”或“B”）.‎ A.阻值0到200 Ω，额定电流150 mA B.阻值0到20 Ω，额定电流500 mA ‎（3）当电压表的示数从6 V开始逐渐变大时，元件X的电阻值_____（选填“变大”“不变”或“变小”）.‎ ‎（4）把该元件X接在如图丙所示的电路中，电源输出电压恒为18 V，电阻R1＝3 750 Ω，毫安表读数为13.8 mA，由元件X的I-U特性曲线可知元件X两端的电压为　　　　V，电阻R2＝　　　　Ω.‎ 答案：（1）如图所示 ‎（2）A　（3）变大　（4）9　1000‎ ‎13.（2019·陕西高考模拟）现要测定一个额定电压为2.5 V、额定功率约为0.7 W的小灯泡的伏安特性曲线.‎ ‎（1）为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在下图中连好实物电路图.‎ ‎（2）合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的_____（选填“左端”或“右端”）.‎ ‎（3）根据实验数据，描绘出的U-I图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为1.80 V时，小灯泡电阻为　　　　Ω，小灯泡的功率为　　　　（结果保留两位有效数字）.‎ 图甲　　　　　　图乙 答案：（1）如图所示 ‎（2）左　（3）7.2　0.45‎