【物理】2020届一轮复习人教版实验九　描绘小灯泡的伏安特性曲线　作业

【物理】2020届一轮复习人教版实验九　描绘小灯泡的伏安特性曲线　作业

‎　实验九　描绘小灯泡的伏安特性曲线　 　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题 ‎1．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路如图36－1所示，所用小灯泡的额定电压为3.8 V．关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是(　　)‎ 图36－1‎ A．系统误差主要是由电压表的分流引起的 B．系统误差主要是由电流表的分压引起的 C．系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的 D．系统误差主要是由读数时的估读引起的 解析：由于小灯泡的电阻比较小，所以采用电流表外接法，此时电压表的测量值是准确的，但是电流表的测量值和真实值相比要大，系统误差的主要原因是电压表分流，A正确．‎ 答案：A 二、非选择题 ‎2．(2019年广东湛江一模)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，请在图36－2中连好实物电路图．‎ 图36－2‎ ‎(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________(填“左端”或“右端”)．‎ ‎(3)根据实验数据，描绘出的U－I图象如图36－3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________W(结果保留两位有效数字)．‎ 图36－3‎ ‎(4)由图36－3可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系，符合该关系的图象是图36－4中的________．‎ 图36－4‎ 解析：(1)实物电路图如图36－5所示．‎ 图36－5‎ ‎(2)为了让测量电路中电压从零开始调节，则滑片开始时应滑到最左端．‎ ‎(3)由题图可知，当电压为1.80 V时，电流为0.25 A，则电阻R＝＝Ω＝7.2 Ω；功率P＝UI＝1.8×0.25 W＝0.45 W.‎ ‎(4)由功率公式P＝UI可知，功率与电压的图象应为D.‎ 答案：(1)见解析 　 (2)左端 　 (3)7.2　 0.45 　(4)D ‎3．(2019年贵阳监测)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：‎ 小灯泡L，规格“2.5 V 0.5 A”；‎ 电流表G1，满偏电流为1 mA，内阻为30 Ω；‎ 电流表G2，满偏电流为10 mA，内阻为30 Ω；‎ 电压表V，量程3 V，内阻为9 kΩ；‎ 标准电阻R1，阻值1 Ω；‎ 标准电阻R2，阻值0.05 Ω；‎ 滑动变阻器R，阻值范围为0～10 Ω；‎ 学生电源E，电动势6 V，内阻不计；‎ 开关S及导线若干．‎ 学习小组认为要想准确地描绘出小灯泡L完整的伏安特性曲线，需要重新改装电流表并设计电路．‎ ‎(1)电流表应该选________，标准电阻应该选________．‎ ‎(2)在虚线框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．‎ 解析：绘制小灯泡的伏安特性曲线，需要测量小灯泡的电压和电流，电压表量程3 V可以满足实验要求，电流表量程过小，需要并联小电阻以扩大量程．根据并联分流规律可知，电流表G1与标准电阻R2并联，可将量程扩大到0.6 A，满足实验需要．由于电流表和电压表内阻均已知，采用电流表内接或外接均可．‎ 答案：(1)G1　R2　(2)如图36－6所示 图36－6‎ ‎4．(2019年江西上饶中学一模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6 V、1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：‎ A．直流电源6 V(内阻不计)；‎ B．直流电流表0～3 A(内阻0.1 Ω以下)；‎ C．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω)；‎ D．直流电压表0～15 V(内阻约为15 kΩ)；‎ E．滑动变阻器“10 Ω 2 A”；‎ F．滑动变阻器“1 kΩ 0.5 A”．实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次．‎ 图36－7‎ ‎(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均用序号表示)‎ ‎(2)试按要求在虚线方框甲中画出电路图．‎ ‎(3)根据电路图将图36－7乙中所示器材连成实验电路．‎ 解析：(1)小灯泡的额定电流为0.25 A，估算其电阻为24 Ω，故为精确测量，电流表选C；为方便调节，滑动变阻器选E.‎ ‎(2)小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，滑动变阻器电阻相对灯泡较小，小灯泡两端的电压又要从零开始调节，故滑动变阻器选用分压式接法．‎ ‎(3)实物图连接可以根据分压式接法先把滑动变阻器下面两个接线柱直接连在电源和开关两端，再考虑小灯泡和电流表串联的一端接在滑动变阻器的上接线柱上，另一端接在开关离电源远的那个接线柱上，最后连接电压表．(要注意电流进出电表必须正进负出)‎ 答案：(1)C　E　(2)如图36－8所示 图36－8‎ ‎(3)如图36－9所示 图36－9‎ ‎5．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线．实验可供选择的器材有：‎ A．小灯泡(2.5 V，1.2 W)；‎ B．电流表(量程0～0.6 A，内阻r＝1 Ω)；‎ C．电压表(量程0～3 V，内阻未知)；‎ D．滑动变阻器R2(0～5 Ω，额定电流1 A)；‎ E．电源(E＝3 V，内阻不计)；‎ F．定值电阻R0(阻值6 Ω)；‎ G．开关一个和导线若干．‎ ‎(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量减小系统误差，在虚线框内画出完整的实验电路图．‎ 图36－10‎ (2) 按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I是电流表的示数，U是电压表的示数，U灯 是小灯泡两端的实际电压．请通过计算补全表格中的空格，然后在如图36－10坐标纸中画出小灯泡的伏安特性曲线．‎ I/A ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎0.30‎ ‎0.35‎ ‎0.40‎ ‎0.45‎ ‎0.48‎ U/V ‎0.08‎ ‎0.15‎ ‎0.25‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.90‎ ‎1.30‎ ‎1.85‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ U灯/V 图36－11‎ 解析：(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，故采用滑动变阻器的分压式接法；本题电流表的内阻已知为1 Ω，其两端电压可算出，为了尽量减小系统误差，故采用电流表内接法．实验电路如图36－11所示.‎ I/A ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎0.30‎ ‎0.35‎ ‎0.40‎ ‎0.45‎ ‎0.48‎ U/V ‎0.08‎ ‎0.15‎ ‎0.25‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.90‎ ‎1.30‎ ‎1.85‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ U灯/V ‎0.03‎ ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.35‎ ‎0.60‎ ‎0.95‎ ‎1.45‎ ‎2.05‎ ‎2.52‎ ‎　　小灯泡的伏安特性曲线如图36－12所示 图36－12‎ ‎(2)小灯泡两端的电压等于电压表的读数减去电流表两端的电压．因为电流表内阻为1 Ω，故电流表两端的电压值与电流表的读数相等．‎ 答案：见解析 ‎6．(2019年广东茂名一模)现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V　0.6 W”小灯泡的I－U图线，有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ)‎ B．电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω；0～3 A，内阻0.1 Ω)‎ C．滑动变阻器(10 Ω，2 A)‎ D．滑动变阻器(100 Ω，1.0 A)‎ E．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)‎ ‎(1)为了减小测量误差，图36－13中的S1应接________(填“M”或“N”)，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．‎ 图36－13‎ ‎(2)根据你选择的电路，用笔画线代替导线在图36－14中将实物连接成实验所需电路图．‎ 图36－14‎ ‎(3)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________(填“A”“B”或“AB正中间”)端．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数变化明显，但电流表示数始终为0，则电路故障为________．‎ 解析：(1)由实物图可知，电路采用了滑动变阻器分压接法，因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，故S1应接在M点；因采用分压接法，故滑动变阻器采用小电阻，应选用C.‎ ‎(2)根据实验原理图画出实物图如图36－15所示：‎ 图36－15‎ ‎(3)为了保证实验安全，开始时灯泡两端的电压应为最小，故滑动变阻器的滑片应在A端；由题意可知，电压表示数变化明显，说明电压表与电源相连，且滑动变阻器连接正常，而电流表没有示数说明电路是断开的，由电路图可知，只能是灯泡发生了断路故障．‎ 答案：(1)M　C　(2)见解析　(3)A　小灯泡断路 ‎7．某一小型电风扇的额定电压为4.0 V，额定功率为2.4 W．某实验小组想通过实验描绘出电风扇的U－I图线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：‎ A．电源E(电动势为4.5 V)‎ B．电压表V(量程为0～5 V，内阻约为4 kΩ)‎ C．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)‎ D．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约为0.05 Ω)‎ E．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流1 A)‎ F．滑动变阻器R2(最大阻值2 kΩ，额定电流100 mA)‎ ‎(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(填所选仪器前的字母序号)‎ ‎(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线框内(电风扇的电路符号为)．‎ 图36－16‎ ‎(3)操作过程中发现，电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动．该小组测绘出的电风扇的U－I图线如图36－16所示，由此可以确定，电风扇的电阻为________Ω，正常工作时的发热功率为________W，机械功率为______W.‎ 解析：(1)电风扇的额定电流为I＝＝A＝0.6 A.‎ 为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用C；滑动变阻器采用分压式接法，应选用E.‎ 图36－17‎ ‎(2)电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，实验电路如图36－17所示．‎ ‎(3)电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动，根据欧姆定律得R＝＝Ω＝2.5 Ω.电风扇正常工作时电压为4 V，根据题中图象知电流为0.6 A，则电风扇的发热功率P热＝I2R＝0.62×2.5 W＝0.9 W，则机械功率P机＝P－P热＝2.4 W－0.9 W＝1.5 W.‎ 答案：(1)C　E　(2)实验电路如图36－17所示 ‎(3)2.5　0.9　1.5‎ ‎8．要测绘一个标有“3 V　0.6 W”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3 V，并便于操作．已选用的器材有：‎ 电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；‎ 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；‎ 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；‎ 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20 Ω，额定电流1 A)‎ B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)‎ ‎(2)实验的电路图应选用下列的图______(填字母代号)．‎ ‎(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图36－18所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.‎ 图36－18‎ 图36－19‎ 解析：(1)根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用较小的滑动变阻器，故选择A.‎ ‎(2)在(1)中已经明确了控制电路，继续要选择电流表的接法，‎ 题中小灯泡电阻Rx约为＝15 Ω，因为 ‎＝＝3，而＝＝200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知B选项的电路图正确．‎ ‎(3)电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源断路电压1.5 V，短路电流0.3 A，如图36－19中虚线为电源的外电路伏安特性曲线，虚线和实线交点横纵坐标值即把小灯泡和该电源连接时的电压和电流，U＝1.0 V，I＝0.10 A，小灯泡功率P＝UI＝1.0×0.10 W＝0.1 W.‎ 答案：(1)A　(2)B　(3)0.1‎