2.3 欧姆定律课时二《描绘小灯泡的伏安特性曲线》 答案含解析—人教版高中物理选修3-1练习VIP

1、2.3描绘小灯泡的伏安特性曲线同步训练1.(2小题共6分)要测绘一个标有“3V 、 0.6W”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 3V。(1)(2分)实验的电路图应选用下图甲中的_（填字母代号） (2)(4分)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当小灯泡的电压为 1.0V，其电阻为_ ，由图乙可得，当电压 U>1V 后，小灯泡电阻 R 随温度 T 的升高而_（填“增大”或“减小”）。 2.(3小题共10分)有一个小灯泡上标有“4V、2W”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（05V，内阻 10k） B电压表（015V，内

2、阻 20k） C电流表（03A，内阻 1） D电流表（00.6A，内阻 0.4） E滑动变阻器（10，2A） F滑动变阻器（500，1A） G学生电源（直流 6V）、开关、导线若干 (1)(2分)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，理由是_(2)(6分)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。（用序号字母表示）(3)(2分)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。3.(2小题共6分)在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：小灯泡 L 、量程恰当的电流表 A 和电压表 V 、直流电源 E 、滑动变阻器 R 、开关 S 等，要求小灯泡两端电压从 0 开始变化

3、.(1)(2分)实验中滑动变阻器应采用_接法（填“分压”或“限流”）。(2)(4分)某同学已连接如图所示的电路，在连接最后一根导线的 c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的 2 个不当之处，并说明如何改正. _。 _。4.(4小题共10分)电学黑箱内有一不明电学元器件 H，把它和滑动变阻器 R 、电流表 A 、电源等组成一个电路，用两只电压表同时测量 H 和 R 两端的电压。改变 R 的阻值，得到多组 UI 数据。但由于记录数据马虎，表格中的两组电压表读数，哪一组对应的是 V 的读数没有确定。已知电压表和电流表都可以认为是理想电表。 I/A0.120.210.290.340.420.470

4、.50U1/V0.200.400.600.801.201.602.00U2/V4.203.552.952.501.701.050.50(1)(2分)把 U1 、 U2 和电流 I 的关系在 UI 图上描点，结果如图所示。请你在答题纸上的 UI 图象上作出 H 的伏安特性图线，并在图线旁标注字母“H”。你判断的理由是_ (2)(2分)电学黑箱内的器件 H，最有可能的是_ A半导体二极管 B热敏电阻 C小灯泡 D定值电阻 E电感线圈 F大电容(3)(4分)本次实验中的电源的电动势是_ V，内阻是_ （保留两位有效数字）(4)(2分)某次实验时，滑动变阻器 R 的阻值恰好为 10，则此时黑箱内的 H

5、 消耗的电功率为_ W（保留两位有效数字）5.(7小题共18分)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材： 小灯泡 L（额定电压 3.8V，额定电流 0.32A） 电压表 V（量程 3V，内阻 3k） 电流表 A（量程 0.5A，内阻约 0.5） 电阻箱 R0(09999.9) 滑动变阻器 R1（阻值 05，2A） 滑动变阻器 R2（阻值 0200，1A） 学生电源 E（电动势 4V，内阻不计） 开关 S 及导线若干。(1)(2分)关于控制电路中滑动变阻器的连接方法，应选择_ A分压式连接 B限流式连接(2)(2分)为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择_ A安

6、培表内接法 B安培表外接法(3)(4分)实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到 4 伏，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至_ ，并与题中所给电压表_。（选填“串联”或“并联”）(4)(2分)请在方框中画出该实验的电路图。 (5)(4分)为操作方便，实验中滑动变阻器应选择_（选填 R1 或 R2)）。你的选择理由是_。(6)(2分)实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图所示，由实验曲线可知，随着电压的增加小灯泡的电阻_（填“增大”“不变”或“减小”）。 (7)(2分)现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源 E0（电动势 4V，内阻 1.0）和一阻值为 9 的定值电阻

7、连接成如图所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为_ V（结果保留两位有效数字）。 6.(5小题共10分)在描绘一个标有“6.3V0.3A”小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到 6.3V，并便于操作。 已选用的器材有： 学生电源（电动势为 9V，内阻约 1）； 电流表（量程为 00.6A，内阻约 0.2；量程为 03A，内阻约 0.04）； 电压表（量程为 03V，内阻约 3k；015V，内阻约 15k）； 开关一个、导线若干。(1)(2分)实验中还需要选择一个滑动变阻器，现有以下两个滑动变阻器，则应选其中的_（选填选项前的字母）。 A滑动变阻器（最大阻值 10

8、，最大允许电流 1A) B滑动变阻器（最大阻值 1500，最大允许电流 0.3A)(2)(2分)实验电路图应选用图中的_（选填“甲”或“乙”）。 (3)(2分)请根据（2 .）中所选的电路图，补充完成图中实物电路的连线。 (4)(2分)接闭合关，改变滑动变阻器滑动端的位置，并记录对应的电流表示数 I 、电压表示数 U。某次测量中电流表选择 00.6A 量程，电压表选择 015V 量程，电流表、电压表示数如图所示，可知该状态下小灯泡电阻的测量值 Rx=UI= _ （计算结果保留两位有效数字）。 (5)(2分)根据实验数据，画出的小灯泡 IU 图线如图所示。由此可知，当小灯泡两端的电压增加时，小灯

9、泡的电阻值将_（选填“变大”或“变小”）。 7.(4小题共10分)某实验小组要描绘小灯泡（2.5V,0.5W）的伏安特性曲线，实验室提供以下器材可供选择： A、直流电源 3V（内阻不计） B、直流电流表 0300mA（内阻约为 5） C、直流电流表 0600mA（内阻约为 1） D、直流电压表 03V（内阻约为 3k） E、滑动变阻器 0100（允许通过的最大电流为 0.5A） F、滑动变阻器 010（允许通过的最大电流为 2A） G、导线和开关 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。(1)(4分)实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。（填器材前的字母标号）(2)(2分)图

10、中已将可能用到的仪器画出，请根据实验要求，将图中各器材连接成完整的电路。 (3)(2分)根据实验数据。作出的小灯泡 IU 图线如图所示。由此可知，当电压为 1.5V 时，小灯泡的灯丝电阻为_ 。（结果保留两位有效数字） (4)(2分)如果将该小灯泡直接与电动势为 2V 、内阻为 10 的电池连接，此时小灯泡的功率为_ W（结果保留两位有效数字）。参考答案1.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)数据处理【详解】(1)测量灯泡的伏安特性曲线应采用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；故电路图应选择D。(2)由图可知，当电压为 1.0V 时，电流为 0.10A；则由欧姆定

11、律可知：R=UI=10.1=10； IU 图象的斜率表示电阻的倒数；由图可知，图象的斜率越来越小，说明电阻在增大。【答案】(1)D(2)10；增大2.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)原理设计与器材选择(3)器材使用与实验操作、实物图电路图的连接【详解】(1)在用伏安法描绘这个灯泡的 IU 图线的实验中，电压要从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，所以电路图选用图甲。(2)因灯泡的额定电压为 4V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于 4V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用 05V 的电压表，故选A； 由 P=UI 得，灯泡的额定电流 I=

12、PU=24=0.5A，故电流表应选择 00.6A 的量程，故选D；而由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E。(3)对照电路图连接实物图，注意电流从电流表电压表正接线柱流入，如图。 【答案】(1)电压应从零开始变化(2)A；D；E；(3)3.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)原理设计与器材选择【详解】(1)略(2)略【答案】(1)分压(2) 开关 S 不应闭合，应处于断开状态 滑动变阻器滑动触头 P 位置不当，应将其置于 b 端4.【能力值】实验能力/观察、实验能力【知识点】(1)串联电路和

13、并联电路、数据处理(2)互感、自感、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线、传感器及其工作原理(3)实验：测电源电动势和内阻、数据处理(4)数据处理【详解】(1)根据坐标系中描出的点作出图象，图象如图绿色图线所示； 由图 2 所示可知，滑动变阻器与原件 H 串联，电流表测电路电流，滑动变阻器接入电路的越大，滑动变阻器两端电压越大，电路总电阻越大，电路电流越小，由串联电路特点可知，滑动变阻器两端电压增大，H 两端电压变小，即：随电流 I 减小，滑动变阻器两端电压增大，H 两端电压越小，如图所示；(2)由图示元件 H 的图象可知，元件电阻随电压电流的增大而增大，则该元件是灯泡，故选C(3)元件 H 与滑动

14、变阻器两端电压之和是路端电压，根据表中实验数据做出电源的 UI 图象如图黑色图线所示，由图示电源 UI 图象可知，图象与纵轴交点坐标值是 5.0，则电源电动势 E=5.0V，斜率 k=UI=500.63=8，此时灯泡的电阻由图线图线交点可知 R=UI=1.40.45=3，电源内阻：r=83=5(4)此时滑动变阻器接入电路的阻值为 10，则等效电源的内阻为 10+5=15，此时新的 UI 图象如图红线所示，此时元件的实际功率 P=UI=0.6×0.29=0.17W【答案】(1)这个串联电路中，变阻器 R 的阻值变小时，电流变大。根据表格中的数据，U2 对应的电阻阻值是变小的，U1 为

15、H 对应的电压。 (2)C(3)5.0V；5.0(4)0.170.19W5.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)原理设计与器材选择(3)原理设计与器材选择(4)原理设计与器材选择(5)原理设计与器材选择(6)数据处理(7)数据处理【详解】(1)该实验中，小灯泡两端的电压和通过的电流均要从 0 开始，所以滑动变阻器要选用分压接法。所以该题正确答案选A。(2)如果采用电流表内接法，实验误差来源于电流表的分压作用；如果采用电流表外接法，实验误差来源于电压表的分流作用。因为本实验中，电压表的内阻是小灯泡电阻的 300 倍左右，小灯泡电阻是电流表内阻的 20 倍左右。这说明电流表的分压作

16、用产生的误差要大于电压表的分流作用产生的误差，所以该实验要采用电流表的外接法，故正确答案选B。(3)改装电压表，应在原电压表上串联一个定值电阻，故应将电阻箱阻值调至 R=4V3V3V3000=1000.0(4)实验的电路图如答案图中所示。(5)分压接法，滑变应选用阻值小的，即 R1。选用小滑变，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀，线性关系较好；如果选用大滑变，一开始小灯泡两端的电压示数没什么明显变化，接近于滑变右端时，小灯泡两端的电压示数会有一个急剧地变化，调节不便，因此要选用小滑变 R1。(6)IU 图象的斜率表示小灯泡电阻倒数（即 k=IU=1R）的变化情况，从实验曲线可以看出，图象的斜率越

17、来越小，说明随着电压的增加，小灯泡的电阻越来越大。(7)方法一：此时，将定值电阻等效到电源内阻中，于是电源的内阻相当于 10.0；将两个小灯泡等效成一个小灯泡，等效后的灯泡和原来一个灯泡的情况比较，相当于在原来每个状态时，电流不变，电压扩大为原来的两倍。把等效后的新电源和等效后的灯泡所对应的伏安特性曲线再分别画到图象中，找到二者的交点，读出交点纵坐标的值再除以 2 即可得到此电路中每个小灯泡两端的实际电压，如图所示。由图可知，U2.22V=1.1V。 方法二：由闭合电路欧姆定律得：E0=2U+I(R+r)，即 U=R+r2I+E02，代入数据得：U=5I+2，相当于将原来的小灯泡与一个 E=2

18、V 、 r=5 的等效电源接在一起。所以只要将该电源的伏安特性曲线画到图象中，找到二者的交点，读出交点纵坐标的值，即可得到答案。如图所示。 【答案】(1)A(2)B(3)1000.0；串联(4)(5)R1；选择 R1 时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀（线性关系较好）(6)增大(7)1.1V6.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)原理设计与器材选择(3)器材使用与实验操作、实物图电路图的连接(4)数据处理(5)数据处理【详解】(1)A (2分)(2)乙 (2分)(3) (2分)；量程选择 015V 同样得分(4)18 (2分)(5)变大 (2分)【答案】(1)A(2)乙(3)(4)18(5)变大7.【能力值】无【知识点】(1)原理设计与器材选择(2)原理设计与器材选择、实物图电路图的连接(3)数据处理(4)数据处理【详解】(1)灯泡的额定电压为 2.5V，额定电流是 I=PU=0.52.5A=0.2A，所以电压表应选择B；滑动变阻器采用分压接法，故应用小电阻；(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压、电流要从零开