云南省2011届高三物理一轮复习试题：小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率实验.doc

第51讲实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率(一)描绘小灯泡的伏安特性曲线体验成功1.现要测定一个额定电压为4 V、额定功率为1.6 W的小灯泡(图中用表示)的伏安特性曲线.要求所测电压的范围为0.1 V4 V.现有器材：直流电源E(电动势为4.5 V，内阻不计)、电压表(量程为4.5 V，内阻约4104 )、电流表(量程为250 mA，内阻约2 )、电流表(量程为500 mA，内阻约1 )、滑动变阻器R(最大阻值约30 )、开关S和导线若干.如果既要满足测量要求，又要使测量误差较小，应该选用的电流表是；在如图甲、乙所示的两个电路中，应该选用的是.2006年高考全国理综卷甲乙解析：小灯泡的额定电流I0.4 A，故电流表应选用；小灯泡的电阻R10 ，由于RRV，故应选电流表外接法.答案：甲2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示的方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：(1)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为.(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线为.(3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为.2007年高考重庆理综卷解析：(1)电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，说明电压表与小灯泡没有并联好(可能是d、h导线断路)，但电压表又与其他部分组成了闭合电路，故断路的导线只可能是d.(2)小灯泡亮，但电压表的示数为零，同样说明电压表与小灯泡没有并联好(可能是d、h导线断路)，也可能说明电压表没有接入电路中，故断路的导线只可能是h.(3)反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，说明滑动变阻器在实际电路中没有起到如连接电路中应起到的分压作用，而仅起到限流作用，故可断定断路的导线为g.答案：(1)d(2)h(3)g3.某同学用如图甲所示的电路测绘标有“3.8 V 0.3 A”字样的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.(1)除了导线和开关外，有下列一些器材可供选择：电流表(量程为100 mA，内阻约为2 )；电流表(量程为0.6 A，内阻约为0.3 )；电压表(量程为5 V，内阻约为5 k)；电压表(量程为15 V，内阻约为15 k)；滑动变阻器R1(最大阻值为5 )；滑动变阻器R2(最大阻值为50 )；电源E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2 )；电源E2(电动势为4 V，内阻约为0.04 ).为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，电压表，滑动变阻器，电源.(填器材符号)(2)根据实验数据，计算并描绘出RU的图象如图乙所示.由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝的电阻为 ；当所加电压为3.00 V时，灯丝的电阻为 ，灯泡实际消耗的电功率为 W.乙(3)根据RU图象，可确定小灯泡消耗的电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是图丙中的.丙解析：(1)小灯泡的额定电流为0.3 A，额定电压为3.8 V，故电流表应选用，电压表应选用，电源应选E2，分压接法中滑动变阻器应小于待测电阻，滑动变阻器选R1.(2)由图象可知，当小灯泡不工作时U0，R1.5 当U3.00 V时，R11.5 ，此时小灯泡消耗的电功率为：P0.78 W.(3)虽然随着工作电压的增大，小灯泡的灯丝温度升高，灯丝的电阻增大，但由图乙可知，小灯泡两端的电压越大，流过它的电流也越大，根据PIU可知，PU图象如选项A所示.答案：(1)R1E2(2)1.511.50.78(3)A(二)测定金属的电阻率体验成功1.用伏安法测量电阻R的阻值，并求出其电阻率.给定电压表(内阻约为50 k)、电流表(内阻约为40 )、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为 250 )及导线若干.(结果均保留三位有效数字)(1)画出测量R的电路图.(2)图甲中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，写出根据此图求R的步骤：.求出的电阻值R .(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图乙、丙所示.由图可知其长度为 cm，直径为 cm.(4)由以上数据可求出cm.2003年高考全国理综卷答案：(1)电路图如图丁或戊所示丁戊(2)作UI图线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧；求该直线的斜率，则斜率大小就等于电阻大小229(221237均可)(3)0.8000.194(4)8.461022.某电压表的内阻在20 k50 k之间，现要测量其内阻，实验室提供了下列器材：待测电压表(量程为3 V)、电流表(量程为200 A)、电流表(量程为5 mA)、电流表(量程为0.6 A)、滑动变阻器R(最大值为1 k)、电源E(电动势为4 V)、开关S.(1)所提供的电流表中，应选用.(2)为了减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图.解析：(1)因为通过电压表的电流必须由电流表测定，所以电流表与电压表应串联，这实际上就是一种特殊的伏安法，电压表成了一个“可自报电压的大电阻”，由于电压表的内阻在 20 k50 k之间，电流表的内阻与电压表的内阻相比可忽略不计，而滑动变阻器R的阻值远小于电压表的内阻，且实验要求测多组数据，因此实验电路中滑动变阻器应接成分压式，这样通过电压表的电流在80 A200 A之间，故电流表应选.根据电流表、电压表的示数，可求得电压表的内阻RV.(2)电路图如图所示.答案：(1)(2)如图所示金典练习二十五实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率选择题部分共4小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.在用伏安法测电阻时，若电流表的内阻为1 ，电压表的内阻为5000 ，Rx约为10 ，则图甲、乙两个电路中哪个测量结果较为准确？该电路的系统误差使得测量值比真实值偏大还是偏小？()甲乙A.甲电路，偏大B.甲电路，偏小C.乙电路，偏大 D.乙电路，偏小解析：因为，应选用甲电路；若不考虑偶然误差，R测，测量值偏小.答案：B2.在如图所示的电路中，电流表和电压表的示数分别为10 mA和2 V，电压表的内阻为1000 ，则待测电阻Rx的真实值应为()A.150 B.200 C.250 D.300 解析：R测即解得：Rx250 .答案：C3.图示是一种测量电阻阻值的实验电路图，其中R1、R2是未知的定值电阻，R3是保护电阻，R是电阻箱，Rx为待测电阻，是一只零刻度在中央、指针可以左右偏转的双向电压表.闭合开关S1、S2，调节R，使电压表的指针指在零刻度处，这时R的示数为90 ；将R1、R2互换后再次闭合S1、S2，调节R，使指针指在零刻度处，这时R的示数为160 .那么，被测电阻Rx的数值和R1与R2的比值分别为()A.120 ，34 B.125 ，43C.160 ，169 D.250 ，916解析：R1、R2交换位置前，有：R1、R2交换位置后，有：解得：R120 34.答案：A4.许多精密仪器中常常采用如图所示的电路精确地调节某一电阻两端的电压，图中R1、R2是两只滑动变阻器，通过它们可以对负载电阻R0(阻值约为500 )两端的电压进行粗调和微调.已知两滑动变阻器的最大阻值分别为200 和10 ，下列关于R1、R2的说法正确的是()A.如果R1200 ，R210 ，则调节R1起粗调作用B.如果R110 ，R2200 ，则调节R1起微调作用C.如果R1200 ，R210 ，则调节R2起粗调作用D.如果R110 ，R2200 ，则调节R2起微调作用解析：若R1200 ，R210 ，则R2与R0组成的部分电路的电阻远小于R1，移动R1上的滑片很不方便调节R2两端的电压.当R110 ，R2200 时，移动R1上的滑片使R1两端的电压变化较快，移动R2上的滑片使R0两端的电压变化相对较慢，故选项D正确.答案：D非选择题部分共8小题，共76分.5.(8分)在“测定金属的电阻率”的实验中，用刻度尺测得电阻丝的长度为60.00 cm，测得电阻丝的直径如图甲所示，运用伏安法测得的电压、电流如图乙所示.根据图中示数计算出电阻率的大小为 m.(结果保留两位有效数字)甲乙解析：由题图可得：d0.400 mmU2.20 V，I0.44 A可得：1.0106 m.答案：1.01066.(8分)某同学测绘标有“4.8 V0.3 A”字样的小灯泡的电功率P随电压U变化的图象，要使小灯泡两端的电压从0到4.8 V连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A.电流表(量程为0.6 A，内阻约为1 )；B.电流表(量程为3 A，内阻约为0.2 )；C.电压表(量程为6 V，内阻约为2 k)；D.电压表(量程为15 V，内阻约为4.5 k)；E.滑动变阻器(阻值范围为020 ，额定电流为2 A)；F.滑动变阻器(阻值范围为02 k，额定电流为0.5 A)；G.电池组(电动势为6 V，内阻约为1 ).(1)选用的器材代号为.(2)在图甲所示的虚线框中画出实验电路图.(3)根据实验测量的数据描出PU图象，如图乙所示，小灯泡在1.5 V电压下的阻值为.甲乙 丙解析：根据小灯泡的额定电压为4.8 V，额定电流为0.3 A可知，电流表选择A，电压表选择C.要使小灯泡两端的电压由0到4.8 V连续变化，应采用分压电路，滑动变阻器的阻值不宜太大，应选E.小灯泡正常发光时的电阻R 16 ，RRV，因此选用电流表外接法，电路如图丙所示.由图甲可得，小灯泡在1.5 V电压下的功率为1.0 W，故此时小灯泡的电阻R2.25 .答案：(1)ACEG(2)如图丙所示(3)2.257.(10分)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，通过实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压)：I/A0.120.210.290.340.380.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)该同学漏填了U1.20 V时对应的电流I，请根据如图甲所示的指针位置，读出电流表的示数，并在上表空格中填上相应的示数.(2)在如图乙所示的虚线框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围为010 )、电源、小灯泡、开关、导线若干.(3)在图丙所示的坐标中画出小灯泡的UI曲线.2004年高考上海物理卷答案：(1)0.42(2)如图丁所示(3)如图戊所示8.(10分)需要测量电流表的内阻r1，实验室中有下列器材可供选用：器材(代号)规格电流表量程为10 mA，内阻r1待测(约40 )电流表量程为750 A，内阻r2600 电压表量程为15 V，阻值约为10 k电源E电动势E1.5 V，内阻可以忽略滑动变阻器R1阻值范围为020 电阻箱R2阻值范围为09999.9 开关S两个导线若干在下列设计的四个电路图中，选出你认为最合适的在对应的横线上写出r1的表达式，并说明所用符号的物理意义；认为不合适的在对应的横线上写出理由.A图：；B图：；C图：；D图：.解析：若选用表测量电压，工作电压最大为量程的，示数误差会很大.由数据表可知，、表满偏时电压相近，故可将当电压表使用.答案：A图：的示数远小于量程，无法准确读数B图：、R1、R2都被短路C图：r1，I1、I2分别为、的示数D图：、R1被短路9.(10分)用下列器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000 )：电源E(具有一定内阻，电动势约为9.0 V)；电压表(量程为1.5 V，内阻r1750 )；电压表(量程为5 V，内阻r22500 )；滑动变阻器R(最大阻值约为100 )；单刀单掷开关S，导线若干.(1)测量中要求电压表的示数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注).(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上连线.(3)若电压表的示数用U1表示，电压表的示数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为：.解析：(1)由于题目中要求电压表的示数不小于其量程的，所以必须采用分压式电路；而测量电阻Rx的值还必须知道Rx两端的电压和通过它的电流，由于电压表的内阻已知，所以可以用电压表充当电流表，可以选用下列两种中的任一种.乙丙(2)实物连接图如图丁或戊所示.丁 戊 (3)采用乙图，则：所以Rx采用丙图，则：所以Rxr1.答案：(1)如图乙或丙所示(2)如图丁或戊所示(3)Rx或Rxr110.(10分)要测量一长度为L、直径为D的电阻丝的阻值.(1)用多用电表粗测该段电阻丝的阻值.用已经调零且选择旋钮指向欧姆挡“10”位置的多用电表测量，发现指针偏转角度太大，这时应将选择旋钮指向欧姆挡“”位置；调零后测量，其表盘及指针所指位置如图所示，则此段电阻丝的电阻为.(2)现在需要进一步精确测量该电阻丝的阻值.实验室备有下列器材：A.量程为0.6 A、内阻为0.5 的电流表；B.量程为3 A、内阻为0.1 的电流表；C.量程为3 V、内阻为6 k的电压表；D.量程为15 V、内阻为30 k的电压表；E.阻值范围为1 k的滑动变阻器R1；F.阻值范围为50 的滑动变阻器R2；G.蓄电池的电动势为6 V，内阻很小；H.开关一个，导线若干.为使测量结果尽可能准确，电流表应选用，电压表应选用，滑动变阻器应选用.(填仪器的代号)若选择了最合适的器材，采用最恰当的实验电路进行实验测量，电流表的示数是I，电压表的示数是U，则该电阻丝的电阻率.解析：(1)指针偏转角度太大，说明电阻值小，这时应使选择旋钮指向较小倍率，即欧姆挡的“1”位置，多用电表欧姆挡的示数是表针示数乘以旋钮所在位置的倍率，所以电阻值为221 22 .(2)测量电路中的最大电流约为IA0.3 A，所以电流表应选择A，电压表应选择C，滑动变阻器应选择F.由R和R联立解得：.答案：(1)122(2)ACF11.(10分)有一根细而均匀的导电材料样品，截面为同心圆环，如图甲所示.此样品的长L约为3 cm，电阻约为100 ，已知这种材料的电阻率为，且该样品的内径太小而无法直接测量.现提供以下实验器材：A.20等分刻度的游标卡尺；B.螺旋测微器；C.电流表(量程为50 mA，内阻r1100 )；D.电流表(量程为100 mA，内阻r2约为40 )；E.滑动变阻器R1(010 ，额定电流为2 A)；F.直流电源E(电动势为12 V，内阻很小)；G.导电材料样品R2(长L约为3 cm，电阻R2约为100 )；H.开关一只，导线若干.请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示，其示数L mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图丙所示，其示数D mm.(2)在虚线框中画出设计的实验电路图，并标明所选器材的字母.(3)用已知物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d(写出推导过程).答案：(1)30.353.2043.206(2)电路如图丁所示 (3)设电流表、的示数分别为I1、I2，则：I1r1(I2I1)R2根据电阻定律R2，由几何知识得：S联立解得：d.12.(10分)检测一个最大阻值为5 的滑动变阻器，可供使用的器材如下：A.待测滑动变阻器Rx，全电阻约为5 (电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数)B.电流表(量程为0.6 A，内阻约为0.6 )；C.电流表(量程为3 A，内阻约为0.12 )；D.电压表(量程为15 V，内阻约为15 k)；E.电压表(量程为3 V，内阻约为3 k)；F.滑动变阻器R(最大阻值为20 )；G.直流电源E(电动势为3 V，内阻不计)；H.游标卡尺；I.毫米刻度尺；J.开关S、导线若干.(1)用伏安法测定Rx的最大阻值，所选电流表为(填“”或“”)，所选电压表为(填“”或“”).(2)在虚线框中画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将图甲中的实物连接成测量电路.(