2018年高考物理一轮复习第8章恒定电流实验9描绘小电珠的伏安特性曲线习题新人教版

第八章 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线

1．(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表

(量程3V，内阻3kΩ)；电流表

(量程0.5A，内阻

0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干。导学号 21992568

(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

实验电路原理图如图所示

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻__增大__(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率__增大__(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为__0.39__W，最大功率为__1.17__W。(结果均保留2位小数)

[解析] (1)要实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表

应与固定电阻R0串联，将量程改为4V。由于小灯泡正常发光时电

阻约为12Ω，所以需将电流表外接。

(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大。根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大。

(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′0(电

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动势4V，内阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中I所示，故小灯泡的最小功率为Pmin＝U1I1＝1.75×0.225W≈0.39W。当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W。

2．(2016·天津卷)某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：导学号 21992569

电压表V1(量程0～3V，内阻等于3kΩ) 电压表V2(量程0～15V，内阻等于15kΩ) 电流表A1(量程0～200mA，内阻等于10Ω) 电流表A2(量程0～3A，内阻等于0.1Ω) 滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流2A) 滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5A) 定值电阻R3(阻值等于1Ω) 定值电阻R4(阻值等于10Ω) 定值电阻R5(阻值等于1kΩ) 电源E(E＝6V，内阻不计)

(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的__B__。

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答案：(1)如图所示

[解析] (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1。给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4V的电压表。给出的元件电流表A，量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10Ω的定值电阻R4，改装成最大量程为400mA的电流表。

(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡I－U图象应是B。

3．(2017·河北衡水中学调考)某物理小组准备探究某种元件Q(标有“4V 2W”字样)的伏安特性曲线，他们找来了下列器材：导学号 21992570

A．电压表V1(0～5V，内阻约10kΩ) B．电压表V2(0～10V，内阻约20kΩ) C．电流表A(0～0.6A，内阻约0.4Ω) D．滑动变阻器R1(5Ω，1A) E．滑动变阻器R2(500Ω，0.2A)

(1)实验中电压表选用__A__，为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用__D__(均填器材前的字母)。

(2)请将图中的实物连线补充完整。

(3)检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转。在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电表的__直流电压__挡；检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”“－”接线柱接触时，多用

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电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是__电流表断路__。

答案：(2)如图所示

[解析] (1)元件Q的额定电压是4V，故电压表应选用A；实验要求电压从零开始变化且多取几组数据，故采用分压式接法，滑动变阻器选最大阻值较小的D。

(2)电流表采用外接法，注意电流从正接线柱流入、负接线柱流出。

(3)检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转，说明电路存在断路。在不断开电路的情况下，应该使用多用电表直流电压挡检查电路故障；检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是电流表断路。

4．(2017·四川资阳三诊)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V,2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：导学号 21992571

A．直流电源(电动势约为5V，内阻可不计) B．直流电流表(量程0～3A，内阻约为0.1Ω) C．直流电流表(量程0～600mA，内阻约为5Ω) D．直流电压表(量程0～15V，内阻约为15kΩ) E．直流电压表(量程0～5V，内阻约为10kΩ)

F．滑动变阻器(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A) G．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A) 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。

(1)实验中电流表应选用__C__，电压表应选用__E__，滑动变阻器应选用__F__(均用序号字母表示)。

(2)请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路。

(3)某同学通过实验正确作出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。现把实验中使用的小灯泡接到如图丙所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时灯泡的实际功率为__0.84__W。(结果保留两位有效数字)

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