2021届高考物理一轮复习电学实验专项训练(一)实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线

2021届高考物理一轮复习电学实验专项训练（一）实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线1•现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡的伏安特性曲线•要求所测电压范围为0.1〜4V.现有器材：直流电源E（电动势4V、内阻不计），电压表V（量程4.5V,内阻约为4x1040,电流表A1（量程250mA，内阻约为20）,电流表A2（量程为500mA，内阻约为10）,滑动变阻器R（最大阻值约为300）,电键S,导线若干.甲乙如果既要满足要求,又要测量误差小,应该选用的电流表是,图中两个电路应该选用的是.2•小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图1所示的电路。0.20.60图20.20.60图2图（1）在实验过程中，调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是的导线没有连接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7点至8点”）；（2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图2所示，则电流为A,此时小灯泡的功率为W；（3）做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是。A.0.08AB.0.12AC.0.20A3.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在I-U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线，如图甲所示。图乙1）在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。（2）根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和P与12的关系，下列示意图中合理的是CA,BDCA,BD（3）将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路，电源电动势为6.0V,内阻为1.0Q。若电路中的电流为0.4A,则定值电阻R所消耗的电功率为W。图丙4.（1）小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后，所选欧姆挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示，则此电阻器的阻值为——。

（2）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：如图丙所示，已经连接了一部分电路，请在答题纸上对应位置将电路连接完整。合上开关后，测出9组I、U值，在IU坐标系中描出各对应点，如图丁所示。请在答题纸对应位置的图中画出此小灯泡的伏安特性曲线。与图丁中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接。A.16.7QB.12.4QC.6.2Q5•某同学要研究一小灯泡L（3.6V0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表人]（量程200mA,内阻R]10.0），电流表A（量程500mA,内阻R21.0）、定值电阻Rg12g20（阻值R10.0）、滑动变阻器R（最大阻值10Q、电源E（电动势4.5V内阻很小）、01开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。（1）根据图（a）,在图（（1）根据图（a）,在图（b）的实物图中画出连线。图5)图R—（2）若\£分别为流过电流表-和A2的电流，利用£、URg1和叫写出：小灯泡两端的电压U=，流过小灯泡的电流I=。为保证小灯泡的安全，I不能超过1mA。（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I和I。所得实验数据在下表中给出。12I/mA1325585125144173I/mA2171229299379424470根据实验数据可算得，当I=173mA时，灯丝电阻R=0（保留1位小数）。1（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线,0所用电阻的阻值不能小于0（保留1位小数）。6•物理兴趣小组的同学要描绘额定电压为3.8V小灯泡的伏安特性曲线。（1）他们从实验室取来如图甲所示的器材,为了保证实验有较高的精度,请你用笔画线为他们连接实验电路。（2）若实验描绘的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,则小灯泡在常温下的电阻约为0（结果保留两位有效数字）,若用欧姆表测量常温电阻,则应该把选择开关打到挡。

。，小灯泡实际消耗的电功率为..Wo（结果保留两位有效数字）（4）接在电压恒定为4V的电源上小灯泡发光后的电阻与小灯泡在常温下的电阻不同的原因7•。，小灯泡实际消耗的电功率为..Wo（结果保留两位有效数字）（4）接在电压恒定为4V的电源上小灯泡发光后的电阻与小灯泡在常温下的电阻不同的原因7•某同学想要描绘标有“3.0V,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了电源、开关、导线外,还有:电压表V（量程0〜3V,内阻等于3kQ）1电压表V（量程0〜15V，内阻等于15kQ）2电流表A（量程0〜200mA,内阻等于100）1电流表A（量程0〜3A,内阻等于0.10）2滑动变阻器R（0~100,额定电流2A）1滑动变阻器R（0~1k0，额定电流0.5A）2定值电阻R（阻值等于10）3定值电阻R（阻值等于100）4（1）根据实验要求,选出恰当的电压表和滑动变阻器（填所给仪器的字母代码）（2）请在方框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁（3）该同学描绘出的I-U图象应是下图中的，这表明小灯泡的电阻随温度的升高而（填“减小”或“增大”）

下实验器材。电压表V（量程3V,内阻3kQ）电流表A（量程0.5A,内阻约0.5Q）电阻箱R（0〜9999.9Q）0滑动变阻器R（阻值0〜5Q,允许通过的最大电流为2A）1滑动变阻器R（阻值0〜200Q,允许通过的最大电流为1A）2学生电源（电动势E为4V,内阻不计）G开关S及导线若干。（1）该小组的同学认为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4V,改装电压表时，应将电阻箱与题中所给电压表（选填“串联”或“并联”），并将电阻箱的阻值调滑动变阻器应选择（选填“R”或"R”）。12（2）请在方框中画出该实验的电路图。JOJdOOsoBEilhijii2D0MWWIJOJdOOsoBEilhijii2D0MWWIi.yvSSS^E4ii!-!!:;;::5!■:■-J*w・■・・■■・肉用Isss一r«=MghgH-iK&s（3）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线如图a所示，由图a可知，随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡的电阻。（选填“增大”“不变”或“减小”）（4）现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源E（电动势4V,内阻1.0Q）和一阻值为0R=9。的定值电阻连接成如图b所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为V。（结果保留三位有效数字）9.用图甲所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：双量程电流表：A（量程0〜0.6A,0〜3A）；双量程电压表：V（量程0〜3V,0〜15V）；滑动变阻器：R（阻值范围0〜10。，额定电流2A）1R（阻值范围0〜100。，额定电流1A）2iR甲ZLIiR甲ZLI!-=-■（1）为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程A,电压表的量程为V，应选用滑动变阻器（填写滑动变阻器符号）。（2）根据图甲将图乙中的实物正确连接，注意闭合开关时滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连线。（3）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图丙中画出了U-1图线。由图线可以得出此干电池的电动势E=V（保留3位有效数字），内电阻r=。（保留2位有效数字）。（4）引起该实验的系统误差的主要原因是。由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大（5）某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，经过正确的操作获得了若干组实验数据，据此描绘出的U-1图像（其中U、I分别为电压表和电流表的读数）如下图中的实线所示，虚线表示该电池两端的电压与流经电池电流的关系图线，下列图像合理的是

路电压，即a、b两点开路时的路端电压，等效电压源的内阻等于从网络两端看有源网络的总电阻，此时电源仅当做阻值为其自身内阻的一个定值电阻。请你用该方法分析本实验电动势、内阻的测量值E'、r'与真实值E、r的大小关系。答案以及解析1.答案：A；甲2解析：小灯泡的额定电流I=-=0.4A，故电流表选用A;小灯泡的电阻R=U2=10Q,U2P由于R:R，故应选电流表外接法，即电路图甲.V答案：(1)1点至4点(2)0.30;0.75(3)C解析：(1)根据题意可知，1点至4点的导线没有连接好，使得滑动变阻器的分压接法变为限流接法。2)根据读数规则，电流表的读数为0.30A,此时小灯泡的功率P=UI=0.75W。电压较小时，灯丝温度不高，故阻值比电压较大时的阻值要小，根据I=*可知，C可能正确。答案：(1)电路原理图如图1所示，实物连线图如图2所示(2)D(3)0.64解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用U7分压接法，由题图甲所示图像可知，小灯泡电阻约为R=U二士14.60，电流表内阻I0.48约为几欧，电压表内阻约为十几千欧，电压表内阻远大于小灯泡电阻，电流表应采用外接法。根据实验电路图连接实物电路图。(2)由题图甲所示图像可知，随小灯泡电流与电压的增U2大，电压与电流的比值增大，即小灯泡电阻增大。根据P=可知，随U2增大，P—U2图R线的斜率减小，故AB错误；根据P=12R可知，随12增大，P—12图线的斜率增大，故C错误，D正确。(3)由题图甲所示图像可知，电流为0.4A时，小灯泡两端电压为4.0V，电阻两端电压U=E—Ir—U=(6.0—0.4x1.0—4.0)V=1.6V，电阻消耗的电功率RLP=UI=1.6x0.4W=0.64W。R

4.答案：（1）1700~1800（2）①连线正确②作图正确解析：（1）根据多用电表欧姆挡读数规则，此电阻器的阻值为17.5x100Q=1750Q。（2）①“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，需要小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以滑动变阻器采用分压接法。由于小灯泡电阻很小，因此采用电流表外接法。②舍弃个别偏差较大的点，过尽可能多的点用平滑曲线连线。③图丁中P点对应的横坐标电压值为U=1.40V,对应的纵坐标电流值为I=0.23A，由欧姆定律可得小灯泡灯丝的阻值R=乡«6.10，选项C正确。5.答案：（1）如图所示(2)I(R+R)；I-I；1801g10213)11.64)8.0解析：(2)根据串并联知识可得小灯泡两端的电压U="(Rj+R0)，流过小灯泡的电流1g10I=I-1，小灯泡的额定电压为U沖二3.6V，由U额=I}(R}+R0)可得I=180mA，即为了TOC\o"1-5"\h\z21额额1101UI(R+R)保证小灯泡的安全，I不能超过180mA°(3)灯丝的电阻R=—二一亠，当I=173mAiII-1121时，I=470mA，解得R=11.6Q。(4)小灯泡的额定电压为—=3.6V，由I(R+R)—2额g1g1额可得R8.0Q。>6•答案：(1)如图所示6.7(6.5〜6.9均可);欧姆“x1”24(23~25均可);0.24(0.23~0.25均可)小灯泡发光后灯丝温度升高,而灯丝电阻(电阻率)随温度的升高而增大解析：(1)描绘额定电压为3.8V的小灯泡的伏安特性曲线，电流表外接，滑动变阻器连接成分压式接法如答图甲所示。(2)当小灯泡中电流较小时,灯丝温度接近常温,灯丝电阻几乎不变,由描绘的小灯泡伏安特性曲线可知近似为一直线段,取该直线段上一点的纵、横坐标的比值即为小灯泡在常温下的电0.2阻,由欧姆定律有R二0-030Q6.7Q;若用欧姆表测量常温电阻，由于电阻只有几欧姆,所以应该把选择开关打到欧姆“xl”挡。若小灯泡与一个16Q的定值电阻串联后接在电压恒定为4V的电源上，其两端电压与电流的关系为U=4-16I，在小灯泡伏安特性曲线上作出这一函数图象其两图线的交点即为小灯泡的工作点，如图所示，该交点的纵横坐标分别为U=2.4V,I=0.1A，则小灯泡的电阻为R=乡=240，小灯泡实际消耗的电功率P=UI=0.24W。接在电压恒定为4V的电源上小灯泡发光后的电阻与小灯泡在常温下的电阻不同的原因是小灯泡发光后灯丝温度升高，而灯丝电阻随温度的升高而增大。4.03.044-1-!-10050-444-I-■卜卜JIk-.4.03.044-1-!-10050-444-I-■卜卜JIk-.444H■卜亠』**1旳//mA7•答案：(1)V；R11(2)电路图如下;解析：(1)灯泡额定电压为3V,而给出的电压表量程分别为15V和3V,15V量程太大，读数误差较大,电压表应选择V；为方便实验操作，滑动变阻器应选择R.11(2)灯泡额定电流为0.3A，而给出的量程中3A量程过大，读数误差较大，不能使用；只能采用将电流表量程200mA的电流表与定值电阻并联的方式来扩大量程；根据改装原理可知，并联10Q的定值电阻，即可将量程扩大到0.4A；描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡内阻较小，电流表内阻很小，电压表内阻很大，由于灯泡电阻远小于电压表内阻，故采用电流表外接法，电路图如图所示：(3)因灯泡电阻随温度的增加而增大，因此在I-U图象中图线的斜率应越来越小，由图示图象可知，符合实际的图象是C；8.答案：(1)串联；1000.0；R1(2)如图所示增大1.153解析:(1)原电压表满偏电流1=A=1x10-3A,应在原电压表上串联一个定值电阻，故应g30004V一3V将电阻箱的阻值调至一J=1000・°°，滑动变阻器应采用分压接法，应选用阻值小的，即gR。1(3)I-U图象上的点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡电阻的倒数,从题图a可以看出，图象上的点与坐标原点连线的斜率越来越小，说明随着小灯泡两端电压的增大，小灯泡的电阻越来越大。⑷由闭合电路欧姆定律得Eo=2U+I(R+r)，即U=-牛I+争，代入数据得U=(-5I+2)V，将该图线画到题图A中,如解析图所示，找到其与小灯泡伏安特性曲线的交点,读出交点横坐标的值，为1.15V。4003和川卜、25()200读出交点横坐标的值，为1.15V。4003和川卜、25()20015010050ffii23IIII»l3SllS!lS■!«■!9.答案:(l)0~°・6；0〜3V；R(2)如图所示1.45;1.3TOC\o"1-5"\h\zAAE<E，r<r(6)测测v/r