2017高考物理电学实验专题02描绘小灯泡伏安特性曲线含解析

1、专题02描绘小灯泡伏安特性曲线1. （2017河南部分重点中学联考）二极管是一种半导体元件，它的符号为“其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大（1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线，因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该 二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻；其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端，红表笔接触右端时，指针偏角比较小；然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断 右 端为二极管的正极（选填“左”、“右”）；（2）厂家提供的伏安特性曲线如图；为了验证厂

2、家提供的数据，该小组对加反向电压时的伏安特性曲线进 行了描绘，可选用的器材有：A.直流电源E:电动势5V,内阻忽略不计；B.直流电源E:电动势7V,内阻忽略不计；C.滑动变阻器R 0-20Q;D.电压表 V1：量程45V,内阻约500kE.电压表 V2：量程3V,内阻约20kF.电流表 uA：量程300uA,内阻约 400a；G.电流表mA量程50mA内阻约50；H.待测二极管D;I .单刀单掷开关 H,导线若干为了提高测量结果的准确度，选用的器材BCDFHI （填序号字母）为了达到测量目的，请在答题卡上虚线框内画出正确的实验电路原理图；（图在答题卡上）为了保护二极管，反向电压不要达到 40V

3、,请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议： 在二极管支路串入一阻值合适的分压电阻起保护作用.V I【名师解析】（1）二极管具有单向导电性，当接反向电压时，二根管的电阻很大，由欧姆表的示数可知二 根管的极性f（3）根据图象可知，反向电压最大40%所以电源电动势取大一些的,根据电源的电动势可以选出电压 表，由图中示数可以选出电流表3为了得到范围较大的测量值，本实验应选择分压接法，为了准确应选用电流表外接法i要控制电路关键在于二极菅两端的电压，故可以通过加入保护电阻分压.，或在调节时让滑动变阻器 分压慢慢变大，进行控制（1）欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上j当红表笔接触右端时，说明红表笔

4、接入电源的负极宁 此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向电压，故二极管右端应为正极（2）根据图象可知，反向电压最大3力所以电源电动势取大一些的;即 丁 电动势为7%故为了安全 和准确，电压表应选取必45V的量程，由图可知，最大电流约为30mA,故电流表应选F,还需要滑动变阻 器5以及待测二极管H,单刀单掷开关H,导线若干I； 故选: ECDFH口为了得出矣整的图象，应采用分压接法,同时因正向电阻较小，故可以采用外接法，原理图如图$ 为了防止超过最大电压，可以在电路中串接保护电阻i同时也可以通过实验方法即慢慢调节滑动触片j 注视电流表,使电压表示数不得超过如门【参考答案】（1）右；（2

5、）BCDFHI 电路如图；在二极管支路串入一阻值合适的分压 电阻起保护作用.2. （9分）（2017成都一模）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除小灯泡L “3.8 V、0.3 A ”外，可供选择的实验仪器如下：A .电压表 V:量程03 V ,内阻约6 k Q,B .电流表A:量程04 mA,内阻100 QC .电流表A2：量程0300 mA,内阻约 5 QD .滑动变阻器 R:最大阻值10 Q ,额定电流1.0AE .滑动变阻器R2:最大阻值5 ,额定电流0.5 AF .定值电阻R:阻值2 k QG .定值电阻R:阻值900 QH .直流电源E:电动势约6V,内阻约0.5 I .开关

6、S一个，导线若干（1） 先将 表（填元件前的序号字母）与电阻（填元件前的序号宁母） （填“串联”或“并联”），将其改为量程4V的电压表。（2） 在答题卡上对应的虚线框内画出实验电路图（改装后的电压表直接用电压表的符号表示）。（3） 其中，滑动变阻器应选 （填元件前的序号字母）；电流表应选 （填元件前的 序号字母）。P-U2或P- I 2图线中（P为小（4） 某实验小组完成实验后，利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯泡的伏安特性 曲线。根据此图给出的信息，可以判断：图乙所示的该小灯泡的灯泡的功率），可能正确的是L名师解析h 口）先将量程04期 内阻100 Q的电流表E与阻值900 0的定值电

7、阻氐串联改装为鹭总4V的电压表。（2） “描绘小灯泡的伏安特性曲线"的实蛤电路滑动变阻器接成分压接法，电流表外接，电路如图.其中，滑动变阻器应选最大阻值10额定电流1.0且的滑动变阻器国（元件序号口力电漪表应选量程0300曲 内阻约5 Q的电流表& （元件序号' C）o（4）由于小灯泡电阻随温度的升高而增大，所以由P=U/R可知图象 A错误B正确；由P=I2R可知图象C错误D正确。3 .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 ）;电流表（量程为

8、0250 mA,内阻约 5 ）;电压表（量程为03 V,内阻约3 k ）;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 Q,额定电流1 A）B.滑动变阻器（最大阻值1 750 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所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V ,内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是 Wo【名师解析】：U）描绘小灯泡伏安特性曲线实蛤要求电压调节范围大,因此滑动变阻器采用分压式, 为使调节过程中电压变化尽可能力峋，选用最大阻值较小的滑动变阻器A。由

9、于小灯泡的电阻比较小j因此电流表采用外接法，选用R图.（3）画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电 月LO V, 1=0.10白，因此小灯泡消耗的功率为 4叮=0.1【参考答案】：（1）A（2）B（3）0.14 .物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为 0.75 W ,额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Q,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U，PR= <0.75 2 V = 1.22 V。他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通

10、过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线，进而分析小灯泡的额定电压。A.电压表（量程3 V,内阻约3 k Q）B.电流表回（量程150 mA,内阻约2 Q）C.电流表0（量程500 mA,内阻约0.6 Q）D.滑动变阻器R（020 Q）E.滑动变阻器 R（0100 Q）F.电源日电动势4.0 V ,内阻不计）G.开关S和导线若干H.待测灯泡L（额定功率0.75 W,额定电压未知）（1）在下面的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择（填“”或"®>”）；滑动变阻器选择 （填“R”或" R”）。1.23 V 时,(2

11、)在实验过程中，一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到发现灯泡亮度很暗，当达到 2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记 录在表格中。次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I /mA80155195227255279310请你根据表中实验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的U-I图线。(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为 V;这一结果大于1.22 V ,其原因是【名师解析】(1)根据P= I2R估算出灯泡的电流大约是 600 mA,因此电流表应选 软本实验要描绘出灯泡的 U-I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压

12、式接法， 所以应选阻值较小的 R;小灯泡电阻较小，电流表应外接。原理图如图甲所示。(2)如图乙所示。(3)由/= 30, 75叽再结合图象可知心=2. 5门小灯泡的额定电压大于L 23 V的原因是小灯泡的 冷态电阻小于正常工作时的电阻。【参考答案】 (1)见解析图甲® R (2)见解析图乙(3)2.5(2.42.6均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高而变大)5 .为了测量一个标有“12 V 5 W'的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V,电阻不计；电流表：00.6 A , 03 A ,内阻可忽略；电压表：03 V , 01

13、5 V,内阻很大；滑动变阻器：阻值范围 020 Q ,允许通过的最大电流为 1 A ;开关一个，导线若干。实验时要求加在小灯泡两端的电压可从零调到12 V。(1)将图甲中的实物图连接完整。(2)某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，通过小灯泡的电流大小为0.40 A ,则此时加在它两端的电压为 V,此时小灯泡的实际功率为 W。【名师解析】：（1）由于要求小灯泡两端的电压可从零调到12 V,故滑动变阻器应采用分压式接法。又因电流表内阻可忽略，则电流表采用内接法、外接法均可以，实物连接如图所 示。（2）由I -U图线得，当I = 0.40 A时，U= 6 V ,故小灯泡的实际功率

14、为P= IU=2.4 W。【参考答案】：（1）见解析图（2）62.46 .由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A.待测电阻器 R（2.5 V , 1.2 W）B.电流表门（00.6 A ,内阻为1 Q）C.电压表（03 V,内阻未知）D.滑动变阻器（010额定电流1 A）E.电源（E= 3 V ,内阻 r = 1 Q）F.定值电阻R（阻值5 Q）G.开关一个和导线若干（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在虚线框 内画出实验电路图。（2）按照正确的电路图，该同

15、学测得实验数据如下:I /A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00U/V其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数， U是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线。（3）该同学将本实验中的电阻器R以及给定的定值电阻 R二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是 Wo （结果保留2位小数）【名师解析】（1）要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。电路如图甲所示。（2）电压表的示数腕去电溢表的分压即为电阻器两端的电压 3

16、数据如下表。电阻器的伏安特性曲线如图乙所示。E5河0.100,200.350.600.9Q1. 452. 052.52由C4+15+房）=5作出图象如图乙中直线所示，由此网象与电阻器环了图线的交点可得It恨寸 电阻器的电压修=0.92电流40.954电阻塞的实际功率为X 如042 I。【参考答案】 （1）见解析图甲 （2）见解析图乙（3）0.327 . （2016 河北邯郸一模）（9分）某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系，除小灯泡 外，可用的器材如下：A.电源（电动势3 V,内阻为1.5 Q）8 .电压表（03 V,内阻约为10 k Q）C.电流表（00.6 A ,内阻约为5 Q）D.

17、滑动变阻器（050 额定电流0.4 A）E.滑动变阻器（010 额定电流1.0 A）F.电键S,导线若干（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U I图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而（填“增大”、“减小”或“不变”）；实验时应选用的滑动变阻器为。（填器材前的字母序号）图甲留乙（2）根据图甲，将图乙实验电路中缺少的导线补全（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）。（3）若某次连接时，把 AB间的导线误接在 AC之间，合上电键，任意滑动滑片发现都不能使小 灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是 W （本问中电压表和电流表均视为理想电表，结果保留2位有效

18、数字）【名师解析】（1）由图象可知，图象的斜率表示电阻，根据欧姆定律4多口，小灯泡的电阻随电压增大而增大；由图可知,测量电流的最大值豹为0.5 ”故滑动变阻器只能选挂E；根据原理可得出对应的实物图j如图所示；5（3）若把AB间的导线误接在 AC之间，则当变阻器滑动触头在变阻器中间时阻值最大R= 2 a= 2.5 Q,此时小灯泡功率最小，把变阻器与电源内阻看成为等效电源的内阻，其电动势为3 _3，-，、一V,内阻为4则短路电流I短=4 A = 0.75 A ,在小灯泡的 U- I图象中，连接I=0, U= 3V与I =0.75 A, U= 0这两点，画出表示电源的U- I图象，读出两图线的交点坐标为U= 1.40V, I =0.40 A ,则小灯泡的最小功率为P= UI= 1.40 X0.40 W