【物理】2020届一轮复习人教版实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课时作业

‎2020届一轮复习人教版 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 课时作业 时间：45分钟 ‎1．图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．‎ ‎(1)根据图甲画出实验电路图．‎ 答案：如图所示(见解析)‎ ‎(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：①0.10_A、②0.24_A、③2.00_V、④0.27_V．两组数据得到的电阻分别为(8.3±0.1)_Ω和(2.7±0.1)_Ω(后两空答案可互换)．‎ 解析：(1)根据实物图画出电路图如图 ‎(2)由实物图可知，电流表接的是0.6 A的量程，电压表接的是3 V的量程，因此①的读数为0.02 A×5＝0.10 A，②的读数为0.02 A×12＝0.24 A，③的读数为0.1 V×20.0＝2.00 V，④的读数为0.1 V×2.7＝0.27 V.‎ 两组数据得到的电阻R1＝＝ Ω＝8.3 Ω，‎ R2＝＝ Ω＝2.7 Ω.‎ ‎2．有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻约为10 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻约为20 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻为0.4 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻为1 Ω)‎ E．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A)‎ F．滑动变阻器(最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A)‎ G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 ‎(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据．‎ ‎(2)实验中所用电压表应选用A，电流表应选用D，滑动变阻器应选用E.(用序号字母表示)‎ 解析：(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．(2)因小灯泡额定电压为4 V,0～15 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选0～5 V的A；小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 Ω，调节不方便，故应选滑动变阻器E；又因RVRA>R，所以电流表应外接．‎ ‎3．某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．‎ ‎(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接．‎ 答案：见解析 ‎(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为0.44 A.‎ ‎(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将4只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为2.25 W(保留两位小数)．‎ 解析：(1)要使电流表示数从零逐渐增加，滑动变阻器应采用分压接法，实物接线图如图所示．‎ ‎(2)由于最小刻度值为0.02 A，因此示数为0.44 A.‎ ‎(3)电源内阻为1 Ω，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压等于1.5 V，由图知当小电珠电压等于1.5 V时电流约为0.38 A，此时电阻约为R＝≈3.95 Ω，并联后的总电阻为1 Ω，所以需要4个小电珠，小电珠消耗的总功率约为P＝＝ W＝2.25 W.‎ ‎4．有一只标值为“2.5 V，x W”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清．某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率．‎ ‎(1)已知小灯泡的灯丝电阻约为5 Ω，请先在图甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路．‎ 答案：见解析 ‎(2)开关S闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于B端(选填“A端”“B端”或“AB正中间”)．‎ ‎(3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为1.1 W.‎ 解析：(1)小灯泡电阻较小，所以，电流表外接，电路图及实物图如图所示．(2)开关S闭合前，被测电路两端电压应最小，滑片应置于B端．(3)由题图丙知，灯泡两端额定电压为2.5 V时，电流为I＝0.44 A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5×0.44 W＝1.1 W.‎ ‎5．硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．‎ ‎(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．‎ 答案：见解析图 ‎(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.‎ ‎①某次测量时，电压表V1示数如图丙所示，则U1＝1.40 V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为0.23 mA(保留两位小数)．‎ ‎②该小组测出大量数据，筛选出如表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立IxUx坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出IxUx图线.‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ U1/V ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ ‎0.12‎ ‎0.24‎ ‎0.42‎ ‎0.72‎ ‎1.14‎ ‎1.74‎ U2/V ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.1‎ ‎3.1‎ ‎4.2‎ ‎5.4‎ ‎6.7‎ ‎8.1‎ ‎9.7‎ Ux/V ‎0.01‎ ‎－1.0‎ ‎－2.0‎ ‎－3.0‎ ‎－4.0‎ ‎－5.0‎ ‎－6.0‎ ‎－7.0‎ ‎－8.0‎ Ix/mA ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎－0.01‎ ‎－0.02‎ ‎－0.04‎ ‎－0.07‎ ‎－0.12‎ ‎－0.19‎ ‎－0.29‎ 答案：见解析图 ‎③由IxUx图线可知，硅光电池无光照不加反向电压时，Ix与Ux成非线性(选填“线性”或“非线性”)关系．‎ 解析：(1)实物图连线如图所示 ‎(2)①V1选用的是3 V量程，则刻度盘的最小分度为0.1 V，根据电表的读数原则知U1‎ ‎＝14.0×0.1 V＝1.40 V，I1＝≈0.23 mA.‎ ‎②描点绘出IxUx图线，如图所示 ‎③由于绘出的IxUx图线不是直线，即Ix与Ux成非线性关系．‎ ‎6．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.‎ 实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃，实验得到的R2t数据见下表.‎ t/℃‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R2/Ω ‎900.0‎ ‎680.0‎ ‎500.0‎ ‎390.0‎ ‎320.0‎ ‎270.0‎ ‎240.0‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到b(填“a”或“b”)端；‎ ‎(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线；‎ 答案：见解析 ‎(3)由图(b)可得到RT在25～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得RT＝450 Ω；‎ ‎(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为620.0 Ω，则手心温度为33.0 ℃.‎ 解析：(1)滑动变阻器采用限流式接法，在闭合开关前，从保护电路的角度考虑，滑动变阻器接入电路的阻值应调到最大值，故R1的滑片应移动到b端．‎ ‎(2)先描点，之后在坐标纸上用平滑的曲线连接各点，如图所示．‎ ‎(3)由图(b)可知，当t＝44.0 ℃时，R2＝450 Ω，所以RT＝R2＝450 Ω.‎ ‎(4)由图(c)可知，电阻箱示数为RT＝6×100 Ω＋2×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝620.0 Ω，由图(b)可得当RT＝R2＝620.0 Ω时，手心的温度t＝33.0 ℃.‎