2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册2.5实验：描绘I-U特性曲线同步练习（word版含答案）

2.5实验：描绘I-U特性曲线
一、实验题
1．有一个小灯泡上标有“2.8V，1.4W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0~6V，内阻约20kΩ）
B．电压表（0~3V，内阻约10kΩ）
C．电流表（0~0.6A，内阻约0.4Ω）
D．电流表（0~0.3A，内阻约1Ω）
E.滑动变阻器（500Ω，0.2A）
F.滑动变阻器（5Ω，10A）
实验中电压表应选用______，电流表应选用______，为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用______（用序号字母表示）。
2．（1）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，由图中的示数可知该金属圆片的直径的测量值为_________cm，厚度的测量值为_________mm。
（2）某同学想利用实验描绘小灯泡（2.5V；0.3A）的安特性曲线，应选用的电路图是_________。
A． B．
C． D．
请按照电路图完成实验图（______）
（3）该同学利用上题电路图实验得到的小灯泡的U-I关系如下图甲所示。如果将该小灯泡分别接入图乙、丙两个不同电路中，图乙电源电动势为1.5V，内阻不计。图丙中电源电动势为5V，内阻不计，定值电阻R=20Ω。则接入_________（选填“乙”或“丙”）电路时，小灯泡较亮些，消耗的电功率为_________W。若将电路丙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，流过灯泡的电流为_________A，此时电源的功率为_________W。
3．某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小，在实验室中，他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4Ω，该同学要较精确测量铅笔芯的电阻，现有下述器材可供先择：
A．电源3V，内阻不计
B．直流电流表0～3A（内阻0.1Ω）
C．直流电流表0～600mA（内阻0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻200kΩ）
F．滑动变阻器（10Ω，1A）
G．滑动变阻器（1kΩ，300mA）
（1）除开关、导线外，实验中要求能够在电压表上从零开始读取若干组数据，需要选用的器材有：_______（填写字母代号）；
（2）用线条代替导线，连接实验电路______；
（3）该同学在下表中记录了实验数据，请你根据实验数据在图2方格纸上画出了该铅笔芯的伏安特性曲线：作U﹣I图上纵轴为U，横轴为I______。
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
U/V 0 0.3 0.5 0.7 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.2
I/A 0 0.8 0.13 0.18 1.2 0.30 0.36 0.39 0.43 0.45
4．（1）图中游标卡尺的读数为___________，螺旋测微器的读数为___________。
（2）某同学要测量一小灯泡的电阻，阻值约为，现用伏安法更精确地测量其电阻R，要求测量数据尽量精确且电压从0开始增加，可供该同学选用的器材除开关、导线、待测电阻R外还有：
A．电压表V（量程，阻值约为）
B．电流表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．滑动变阻器（，额定电流）
E．滑动变阻器（，额定电流）
F．电源E（，内阻不计）
①实验中除了选择器材A、F外，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________；（填写器材前面的字母）
②请在方框中画出实验电路图：（________）
5．要描绘一个标有“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，并便于操作。已选用的器材有：
电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；
电流表（量程为0-250mA，内阻约5Ω）；
电压表（量程为0-3V，内阻约3kΩ）；
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20Ω，额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
（2）实验电路图应选用下图中的______（填字母代号）。
A．B．
C．D．
（3）电路图中______（填“电流表”或“电压表”）的测量值没有误差，_______（填“电流表”或“电压表”）测量结果_____（填“偏大”或“偏小”）
6．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．直流电源3V（内阻不计）
B．直流电流表（内阻约5Ω）
C．直流电流表（内阻约0.025Ω）
D．直流电压表（内阻约为）
E.滑动变阻器（0~100Ω，允许最大电流0.5A）
F.滑动变阻器（0~10Ω，允许最大电流2A）
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。
（）实验中电流表应选用__________，滑动变阻器应选用__________。（均填写仪器前的字母）
（2）画出电路图（__________）
（3）根据实验数据，画出小灯泡图线如图所示。由此可知，当电压为1.5V时，小灯泡的灯丝电阻是________Ω。（保留2位有效数字）
7．某同学研究小灯泡的电阻特性实验室提供了以下的器材：
灯泡L：标有“3.8V 0.5A”
电流表A1：（量程600mA，内阻约0.5Ω）
电流表A2：（量程1.5A，内阻约0.5Ω）
电压表V：（量程5V，内阻约5kΩ）
滑动变阻器R1：（最大阻值约为500Ω）
滑动变阻器R2：（最大阻值约为10Ω）
开关S、导线若干
（1）实验要求电压表示数从零调起，则电流表应选用________（填“A1”或“A2”），滑动变阻器选用________（填“R1”或“R2”）。
（2）根据选用的器材连接电路，实验电路连接了一部分，请用笔画线将图甲电路连接完整____。实验电路连接好后，经检查各部分接触良好，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最_________（填“左”或“右”）端，闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调到零，则________（在“a、b、c、d、e、f、g、h”中选两个）两个接线柱间的导线发生了断路。
（3）将断路的部分连接好，调节滑动变阻器，测出多组电压表示数U及对应的电流表示数I作出图像如图乙所示，由图像可知，灯泡灯丝的电阻随温度的升高而____________该同学还作了图线、图线（为小灯泡的功率），他作出的图像可能是_______
A． B．
C． D．
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．B C F
【详解】
小灯泡额定电压为2.8V，故电压表应选用量程为3V的B。
由电功率的表达式可得
电流表应选用量程为0.6A的C。
要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器采用分压式接法，应选用阻值较小的F，误差较小，便于调节。
2．1.240 1.682 C 见解析 乙 0.33 0.33 1.65
【详解】
（1） 该金属圆片的直径的测量值为
厚度的测量值为
（2）描绘伏安特性曲线，应该使电压的变化范围较大，故应使用分压接法。小灯泡的电阻较小，远小于电压表内阻，故采用电流表外接法。
故选C。
小灯泡额定电压2.5V，故选择电压表3V量程，额定电流0.3A，故选择电流表0.6A量程，根据电路图，连接实物图如下
（3）将该小灯泡接入图乙电路，则此时
，
功率
将图丙电源的伏安特性曲线（定值电阻看作电源内阻）
画在小灯泡的U-I关系图像中
两图线的交点表示此刻小灯泡的工作状态，即
，
功率
则接入乙电路时，电功率更大些，小灯泡较亮些，消耗的电功率为0.33W。
若将电路丙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，则每个灯泡分到的电压均为2.5V，结合图像可知，此时电流为0.33A，此时电源的功率为
3．ACDF
【详解】
（1）进行试验需要电源，故选A
电源电动势为3V，故电压表选D
最大电流
I=A=0.75A
若选取3A量程，则指针偏转不及刻度的，误差较大，故电流表选C
滑动变阻器分压接法，选取小电阻即可，即滑动变阻器选F
故选择器材为ACDF
（2）电压表上从零开始读取，所以选择滑动变阻器分压接法，被测电阻为小电阻，电流表用外接，实物图如图
（3）由描点法可作出笔芯的伏安特性曲线
4．10.50 4.699 B D
【详解】
(1)游标卡尺的读数为
螺旋测微器的读数为
(2)①电源电动势为12V，待测电阻阻值约为，回路最大电流约为0.8A，故电流表应选B。
要求电压从0开始增加，故滑动变阻器应采用分压式接法，选择总阻值较小的D，便于调节，误差较小。
②待测电阻阻值较小，采用电流表外接法，实验电路图如图所示
5．A B 电压表 电流表 偏大
【详解】
(1)电压要从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的最大阻值要小，额定电流要大，便于调节误差较小。
故选A。
(2)可估算灯泡的阻值约为15Ω，应采用电流表外接法误差较小，滑动变阻器采用分压式接法，对照选项可知B正确。
故选B。
(3)B所示电路图中，电压表直接并联在灯泡两端，测量值没有误差，由于电压表的分流作用，电流表的测量结果大于流过灯泡的实际电流，故电流表测量结果偏大。
6．B F 8.6
【详解】
（1）小灯泡的额定电流为
两个直流电流表虽然量程都大于0.2A，但为了能够让指针偏转适度从而读数精确，应选择B。
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，则滑动变阻器应采用分压式接法，为了能够便于控制分压，应选择最大阻值较小的F。
（2）小灯泡正常发光时的电阻为
所以为了能够减小误差，电流表应采用外接法，电路图见答案。
（3）由题图可知当电压为1.5V时，通过小灯泡的电流为0.175A，则此时小灯泡的电阻为
7．A1 R2 右 g、h 增大 C
【详解】
（1）虽然两个电流表的量程均大于灯泡的额定电流，但为了使读数更加准确，应选择同样电流下指针偏转较大的A1。
实验要求电压表示数从零调起，则滑动变阻器应采用分压式接法，为了能够便于控制分压，应选择最大阻值较小的R2。
（2）由于灯泡的电阻RL满足
所以为了减小误差，电流表采用外接法，电路图见答案。
开关闭合前，应使分压电路部分的电压为零，则滑动变阻器的滑片应移到最右端。
闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调到零，说明此时滑动变阻器为限流式接法，即g、h两个接线柱间发生了断路。
（3）根据欧姆定律可知纵轴表示灯丝的电阻，所以由图像可知，灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。
AB．由前面分析可知灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以I-U图像上点与坐标原点连线的斜率应随I的增大而减小，故A B正确；
CD．根据
可知，P-U2图像上点与坐标原点连线的斜率应随U2的增大而减小，故C正确，D错误。
故选C。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页