2023版高考物理专题60实验：描绘小电珠的伏安特性曲线练习含解析

专题60　实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

1．本实验要求电压必须从0开始变化，所以滑动变阻器要用分压式接法.2.仪器选择要首先保证安全，其次是保证精确，再次是操作简便，若选不到理想的仪器，其中几个相比较，选较好的．

1．(2020·浙江杭州市模拟)某同学为准确测绘小灯泡的伏安特性曲线，利用如下器材设计了如图1甲、乙所示的两种电路．

A．小灯泡(额定电压为2.5 V，额定电流为0.3 A)

B．电流表(量程0～0.6 A，内阻约2 Ω)

C．电压表(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)

D．滑动变阻器(0～5 Ω，3 A)

E．直流电源(约为3 V)

F．开关、导线若干

(1)实验电路应选择图________(填“甲”或“乙”)．

(2)利用多用电表粗测小灯泡的电阻，当使用“×1”挡测量时，多用电表示数如图丙所示，则电阻为______ Ω.

(3)按照实验测得的伏安特性曲线如图丁中的1曲线所示，考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近曲线________(填“2”或“3”)．

图1

答案　(1)乙　(2)7　(3)2

解析　(1)由于电压表的内阻远大于小灯泡的阻值，因此应选用电流表外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲线时，电压应从零逐渐调节，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路应选择图乙；(2)用多用电表粗测小灯泡的电阻时，选择挡位为“×1”挡，则该小灯泡的阻值应为7×1 Ω＝7 Ω；(3)由于电流表采用了外接法，则电流表的示数大于通过小灯泡的真实电流，因此真实的伏安特性曲线更接近曲线2.

2．(2019·贵州贵阳市二模)如图2甲所示为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路，所用器材有：电动势为3 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，符合实验要求的滑动变阻器、已经机械调零的电压表和电流表，以及开关和导线若干．已知所有元器件都完好，采用如下步骤完成实验：

图2

(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器最________(填“左”或“右”)端．

(2)闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，电流表和电压表的示数总调不到零，但小灯泡亮度有变化，则故障的原因可能是________(填“a”“b”“c”“d”“e”“f”“g”或“h”)导线断路．

(3)排除故障后，移动滑片P，电压表指针所指的位置如图乙所示，则电压表的读数为________ V(结果保留2位小数)．

(4)记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制出小灯泡的U－I图象，如图丙所示．根据图象提供的信息，请计算出小灯泡达到额定电压正常工作时的电阻值为________ Ω.

(5)小灯泡的U－I图象是曲线而不是过原点的直线，其原因是________________________．

答案　(1)左　(2)h　(3)1.70　(4)12.5　(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大

解析　(1)为保护电表的安全，闭合电路前应将滑动变阻器的滑片移至最左端，以使测量电路处于短路状态．

(2)电流表和电压表的示数总调不到零，调节滑片不能使测量电路短路，灯泡亮度会变化，说明电路畅通，故滑动变阻器是串联在电路中的，即限流式接法，所以是导线h断路了．

(3)因小灯泡的额定电压是2.5 V，所以电压表选择3 V的量程，由题图乙知，电压表读数为1.70 V.

(4)当电压达到额定电压2.5 V时，小灯泡正常发光，由小灯泡的U－I图象知，此时灯泡的电流为0.20 A，所以灯泡正常发光时阻值R＝＝12.5 Ω.

(5)因为小灯泡灯丝的电阻率随温度的升高而增大，所以电阻值会随电压的增大而增大，所以U－I图象不是过原点的直线．

3．(2020·四川德阳市二诊)某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．实验器材如图3甲所示，现已完成部分导线的连接．

图3

(1)实验要求电表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；

(2)某次测量电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________ A；

(3)该同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，根据图象可知小灯泡的电阻随电压增大而______(选填“增大”“减小”或“不变”)．将该小灯泡直接与电动势为3 V、内阻为5 Ω的电源组成闭合回路，小灯泡的实际功率约为________ W(保留两位有效数字)．

答案　(1)见解析图　(2)0.44　(3)增大　0.44(0.43～0.46均对)

解析　(1)滑动变阻器的滑片滑动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，滑动变阻器采用分压接法，实物电路图如图所示：

(2)由图示电路图可知，电流表量程为0～0.6 A，由图示电流表可知，其分度值为0.02 A，示数为0.44 A.

(3)根据图象可知小灯泡的电阻随电压增大而增大．在灯泡U－I图象坐标系内作出电源的U－I图象如图所示．

由图示图象可知，灯泡两端电压U＝1.3 V，通过灯泡的电流I＝0.34 A，灯泡功率P＝UI＝1.3×0.34 W≈0.44 W.