2.5实验：描绘I-U特性曲线 课时提升练（Word版含解析）

2.5实验：描绘I-U特性曲线 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．某实验小组为了精确描绘小灯泡（额定电压2.5V，额定功率1W）的伏安特性曲线，实验时，要求小灯泡两端电压从0开始，并逐渐增大到其额定电压。实验器材有：电流表（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）、电压表（0~3V，内阻约为3kΩ）、两节干电池、开关、合适的滑动变阻器和导线若干。该小组应选择的实验电路图为（　　）
A． B．
C． D．
2．如图甲所示的电路中定值电阻，图乙中曲线为灯泡L的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与干路电流的关系图线，以下说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时电源的效率为40%
B．开关S断开后电源的总功率会变大
C．开关S断开后灯泡的亮度增强
D．开关S闭合时电源内阻消耗的功率为2.4W
3．某同学利用如图所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线．在实验中，他将滑动变阻器的滑片从左端匀速滑向右端，发现电流表的指针始终在小角度偏转，而电压表的示数开始时变化很小，但当滑片接近右端时电压表的示数迅速变大．为了便于操作并减小误差，你认为应采取的措施是
A．换用最大阻值更大的滑动变阻器，将导线a的M端移到电流表“3”接线柱上
B．换用最大阻值更大的滑动变阻器，将导线b的N端移到电流表“0.6”接线柱上
C．换用最大阻值更小的滑动变阻器，将导线a的M端移到电流表“3”接线柱上
D．换用最大阻值更小的滑动变阻器，将导线b的N端移到电流表“0.6”接线柱上
4．下图为A、B两灯泡的I—U图象．把它们串联接在220V的恒压电源上．根据图象，计算A、B两灯泡的实际功率分别约为 ( )
A．48.4W、22W B．22W、48.4W C．50W、170W D．5W、17W
5．如图所示，在同一坐标纸上画出了灯泡L1和灯泡L2的U-I图象，现将这两个灯泡并联，然后接在电动势E=10V、内电阻r=2Ω的电源上，则下列结论正确的是（ ）
A．此时灯泡L1的电阻较小
B．此时灯泡L2的电阻较小
C．此时灯泡L1的功率约为4W
D．此时灯泡两端的电压约为6V
6．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是
A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R
B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为
C．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到，则任一状态下的比值不变
D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大
7．图甲为某电源的U－I图线，图乙为某小灯泡的U－I图线，则下列说法中正确的是（　　）
A．电源的内阻为Ω
B．当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻约为Ω
C．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3W
二、填空题
8．在如图（a）所示的电路中，电源电动势为3V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的U-I曲线如图（b）所示，R为定值电阻，阻值为10Ω当开关S闭合后，L1消耗的电功率为________W，电路消耗的总功率___________W。
9．某同学在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，连接的测量电路（如图）中有一处错误，连线的编号是_____．
10．在如甲图所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，灯泡L1的电阻为_________Ω，灯泡L2消耗的电功率为_________W．
11．由某种材料制成的电器元件接在电路中时，通过的电流I与两端电压U的关系如图所示。现将该元件接在电动势为8V，内阻为4Ω的电源两端，则通过该元件的电流为_______A。若将两个这样的元件并联接在该电源上，则每一个元件消耗的功率为_________W。
三、实验题
12．物理兴趣小组的同学们想通过实验探究热敏电阻的阻值与温度的关系及并联电路的电流与电阻的关系．实验中有如下器材：
A．热敏电阻；
B．定值电阻；
C．学生直流电压电源（电动势为，内阻不计）；
D．电流表（量程为，内阻为）；
E．电流表（量程为，内阻约为）；
F．数字温控箱；
G．开关S，导线若干．
（1）为了更精确地描述出电阻随温度变化的关系（精确测定不同温度时的阻值），请完成虚线框内图甲电路图的设计．______
（2）闭合开关S，分别记下电流表、的示数为、，其中的示数如图乙所示，则______A，可得_______（用题中已知和测量出的物理量的符号表示）．
（3）实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的图像．由图像分析可知，当温控箱中的温度达到时，通过热敏电阻的电流为，此时热敏电阻的阻值仍满足图丙中的变化规律，则电流表的示数为_______A．（结果保留两位有效数字）
13．（一）一个表头G的内阻Rg=100Ω，满偏电流为Ig=1mA，其满偏电压为___________。如果要把它改装成量程为3V的电压表，需要___________（填“串联”或“并联”）一个阻值为___________的电阻，原表盘上0.2mA刻度对应的电压值为___________。
（二）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，有以下器材：
A．小灯泡L（3V，0.6A）
B．滑动变阻器R（0～10Ω）
C．电压表V1（0～3V）
D．电压表V2（0～15V）
E．电流表A1（0～0.6A）
F．电流表A2（0～3A）
G．铅蓄电池E（电压3V）、开关各一个，导线若干
在虚线框内按画出设计实验电路（必须标注各电路元件符号）（________）
14．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除了若干导线和开关外，还有以下实验器材：
A．直流电源（电动势约为，内阻不计）；
B．直流电流表（量程，内阻约为）；
C．直流电流表（量程，内阻约为）；
D．直流电压表（量程，内阻约为）；
E. 直流电压表（量程，内阻约为）；
F. 滑动变阻器（阻值，电流）；
G. 滑动变阻器（阻值，电流）；
H. 标有“”的待测小灯泡.则：
（1）实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测量多组数据.那么，
①实验中电流表应选________，电压表应选_______，滑动变阻器应选_______（均用序号字母表示）；
②请将设计的实验电路图画在图中的虚线方框内（其中，部分电路已画出）. _______
（2）某同学通过实验作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示.现将实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中，电源的电动势为，内阻为，定值电阻，此时小灯泡的实际功率为_______.（结果保留两位有效数字）
15．兴趣小组需测量某小灯泡的伏安特性曲线。
（1）实验室可供选择的器材有：
电压表V（量程，内阻为十几）；
电流表（量程，内阻为和）；
电流表（量程，内阻为）；
滑动变阻器（，额定电流）；
滑动变阻器（，额定电流）；
电阻箱；
两节新的干电池E以及单刀单掷开关S一个；导线若干。
用以上器材设计电路，要求尽可能减小测量误差，测量时电表的读数需能大于其量程的一半，并且调节滑动变阻器能使电流表读数有明显变化。请在答题纸相应位置的方框内画出实验测量电路图，并在电路图中标注所用元件对应的符号_______。
（2）小杰同学通过正确、规范的测量，得到一组小灯泡的数据，将其描点在坐标中，如图甲所示，若他将此类型两只相同的小灯泡并联后接入一电源两端，电源由2节电动势均为，内阻均为的干电池串联而成，请你估算其中一只小灯泡消耗的实际功率为______W。
16．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化。一学习小组通过实验研究这一问题。实验室备有的器材是：电压表（0﹣3V，3kΩ），电流表（0﹣0.6A，0.1Ω），电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干。实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压以上。
（1）他们应选用如图1中的___________图所示电路进行实验。
（2）根据实验数据描绘出如图所示2图象，由图可知，小灯泡电阻随温度T变化的规律是___________。
（3）已知实验中使用的小灯泡标有1.5V字样。请你根据上述实验结果求出小灯泡在1.5V电压下的实际功率___________W。
17．有一个小灯泡上标有“，”的字样，现在要用伏安法描绘这个小灯泡的图线，现有下列器材供选用：
A．电压表（，内阻）
B．电压表（，内阻）
C．电流表（，内阻）
D．电流表（，内阻）
E.滑动变阻器（，）
F.滑动变阻器（，）
G.学生电源（直流）、开关、导线若干
（1）实验时，选用_______（填“图甲”或“图乙”）的电路图来完成实验。
（2）实验中所用电压表应选用___________，电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________ 。 （用序号字母表示）
（3）把图丙中所示的实验器材按图甲用笔画线代替导线连接成实物电路图___________。
（4）该同学描绘出的图像应是下图中的___________。
A． B． C． D．
参考答案
1．C
【详解】
电压表的内阻远大于小灯泡的电阻，则应采用电流表外接；要求小灯泡两端电压从0开始，并逐渐增大到其额定电压，则滑动变阻器要用分压电路。
故选C。
2．A
【详解】
A．直线为电源的路端电压与干路电流的关系图线，由
得
开关闭合时，灯泡与电源直接相连，由乙图可知，此时灯泡两端电压（两图线交点为此时的工作状态）
U=4V
电源的效率为
由闭合电路欧姆定律可知，此时内阻上的电压
U内=E-U=6V
电流
I=0.6A
内阻消耗的功率为
A正确，D错误；
BC．开关断开后，电路电阻增大，电流减小，电源的总功率
会变小，流过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故BC错误。
故选A。
3．D
【详解】
试题分析：由于电流表的指针始终在小角度偏转，说明它选择的量程偏小，应该选用更大的量程，故A、C不对；又因为当滑片接近右端时电压表的示数迅速变大，说明滑动变阻器的阻值偏大，应该选用阻值较小的滑动变阻器，故D是正确的．
考点：测量小灯泡的伏安特性曲线时器材的选取．
4．D
【详解】
试题分析：两灯串联接在220V的电压下，则可知两灯电流相等，且总电压为220V，则由图可知，电流约为0．1A，A的电压为50V，乙的电压约为170V；则由P=UI可知，A的功率为5W，B的功率为17W；故选D．
考点：灯泡的U-I图像
【名师点睛】本题考查小灯泡的伏安特性曲线和电功率；解题时一要抓住串联电路的特点：两灯电流相等，二要有基本的读图能力．
5．BC
【详解】
试题分析：A、B、两个灯泡并联时电压相等，由图知，通过L1的电流较小，由欧姆定律知灯泡L1的电阻较大．故A错误、B正确．C、D、在并联电路中，干路电流等于两支路电流之和，根据题中所示的图象作出两灯泡并联时的U-I图象如图蓝线所示；在同一坐标系内作出电源的U-I图象如图红线所示，
由图线可知，电源U-I图象与两灯泡并联的U-I图象的交点电压约4V，即此时灯泡两端的电压约为4V．由灯泡L1的图象可知，通过L1的电流约为1A，则此时灯泡L1的功率约为：P1=U并I=4×1W=4W．故C正确、D错误．故选BC．
考点：考查路端电压与负载的关系；电功、电功率．
【名师点睛】本题关键明确电源和小灯泡的U-I图象的画法，明确交点的物理意义：交点表示电源与两灯泡并联时的工作状态．
6．BD
【详解】
A：常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，横截面积减小为，电阻率不变，根据电阻定律，电阻增大为100倍．故A项错误．
B：常温下，若将金属丝从中点对折起来，长度变为一半，横截面积变为2倍，电阻率不变，根据电阻定律，电阻变为．故B项正确．
C：给金属丝加上的电压逐渐从零增大到，由图象可得金属丝电阻变大．故C项错误．
D：给金属丝加上的电压逐渐从零增大到，由于电功率增加，导致温度会略有升高，由图象得金属丝电阻变大，又横截面积和长度均不变，则金属电阻率会随温度的升高而增大．故D项正确．
【点睛】
金属电阻率会随温度的升高而增大，随温度的降低而降低，当温度降低到绝对零度附近时，电阻率会突然降为零，发生超导现象．
7．AD
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律
可得图像与纵轴的交点表示电动势，图像斜率的大小表示内阻，根据甲图电动势为
内阻为
故A正确；
B．由图乙知，当小灯泡两端的电压为0.5V时，电流为6A，则此时电阻为
故B错误；
C．由图乙可知，随着小灯泡的电压和电流增大，图像上的点与圆心连线的斜率增大，而U－I图线图像上的点与圆心连线的斜率表示电阻，故此过程电阻增大，故C错误；
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，在乙中作该电源对应的U-I图象，如图所示
两图线的交点即小灯泡的电压、电流，根据图像读数：
所以小灯泡的功率为：
故D正确。
故选AD。
8．
【详解】
由图（b）可知，当小灯泡的电压为U1=3V时，电流为I1=0.25A，所以L1消耗的电功率为
由图（a）可知，L2两端的电压与电流的关系为
在图（b）中做出该关系式的图线，如图所示，由图可知L2两端的电压为U2=1V，电流为
I2=0.2A，L2消耗的功率为
电阻R消耗的功率为
电路消耗的总功率
P=P1+P2+P3=0.75W+0.2W+0.4W=1.35W
9．④
【详解】
解：由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，连接电流表的接线接在滑片上，这是错误的，即连续④错误，该线应接在滑动变阻器坐上或右上接线柱上；
故答案为④．
考点：描绘小电珠的伏安特性曲线．
专题：实验题．
分析：连接滑动变阻器时，各接线应接在接线柱上，不应接在滑片上，分析图示电路图找出错误．
点评：本题考查了滑动变阻器的接法，是一道基础题，要注意连接电路时，所有的线都要接在接线柱上，不能接在滑动变阻器滑片上．
10．12Ω 0.30W
【详解】
当开关闭合后，灯泡L1的电压U1=3V，由图2读出其电流I1=0.25A，则灯泡L1的电阻；灯泡L2、L3串联，电压U2=U3=1.5V，由图读出其电流I2=I3=0.20A，则I1=1.25I2，灯泡L2、L3的功率均为P=UI=1.5V×0.20A=0.30W；
11．1A 1.5W
【详解】
将该电器元件与E=8V，r=4Ω连接，由闭合电路欧姆定律U=E-Ir，可得U=8-4r，可在图中画出直线1与U-I曲线交于（1A，4V），所以通过该元件的电流为1A；
将两个这样的元件并联接入该电源时，由闭合电路欧姆定律U=E-2Ir，可得U=8-8r，可在图中画出直线2与U-I曲线交于（0.75A，2V）则每一个元件消耗的功率为
P=IU=1.5W
12． 1.20 0.42
【详解】
（1）题中没有电压表，可用已知内阻的电流表A1可作为量程为3V的电压表使用；则电路如图；
（2）的量程为3A，最小刻度为0.1A，则示数I2=1.20A
根据电路图可得
（3）由图可知
Rx=（10+t）Ω
当温控箱中的温度达到时，热敏电阻的阻值为Rx=70Ω，通过热敏电阻的电流为，此时电流表的示数为
13．0.1V 串联 2900Ω 0.6V 见解析
【详解】
（一）表头的满偏电压为
如果要把它改装成量程为3V的电压表，需要串联的电阻阻值为
原表盘上0.2mA刻度对应的电压值为
（二）由于小灯泡的额定电压为3V，额定电流为0.6A，所以电流表选择E，电压表选择C；描绘伏安特性曲线需要小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法；小灯泡正常发光时的电阻为5Ω，远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法，实验电路如图所示。
14．C E F 见解析 0.84
【详解】
（1）灯泡的额定电压为5V，因此电压表选择E；而灯泡的额定电流
故电流表应选择C；因本实验采用分压接法，滑动变阻器应选小电阻；故滑动变阻器选择F；
描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法；灯泡的电阻较小，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，所以电路图如图：
；
(3) 把定值电阻与电源整体看做等效电源，根据闭合电路欧姆定律得
U=6-10I
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=2.2V
灯泡电流
I=0.38A
灯泡实际功率
P=UI=0.84W
15．
【详解】
(1)调节滑动变阻器能使电流表读数有明显变化，所以选择最大量程较小的滑动变阻器，用分压式接法，测量时电表的读数需能大于其量程的一半，所以A1的量程偏大，选择A2，但A2的量程太小，所以需要扩大其量程，电阻箱与A2并联，电路图如图所示
(2)由闭合电路欧姆定律得
可得
可在图中画出上式的图线
可得交点坐标为
则其中一只小灯泡消耗的实际功率约为
因为是在图像中得到的数据，所以在范围认为都是正确的。
16．A 小灯泡的电阻R随温度T升高而增大 0.69
【详解】
（1）由题意可知，要求小灯泡的两端的电压从零开始变化，故滑动变阻器应采用分压接法；因灯泡的内阻一般较小，故电流表应采用外接法；四个电路图中的A符合要求
故选A。
（2）U﹣I图象中，图象的斜率增大，而图象的斜率表示灯泡的内阻，故说明小灯泡的电阻R随温度T升高而增大；
（3）由图可知，此时灯泡两端的电压为1.5V，电流为0.46A。因此功率
P=UI=0.69W
17．图甲 A D E 见解析 C
【详解】
（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线需要灯泡两端电压从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法，应选用图甲电路来完成实验。
（2）小灯泡正常发光时的电流为
故电流表应选用D；两端电压最大为4V，为了使电表的指针偏转幅度至少达到量程的三分之一，电压表应选用A。
滑动变阻器采用分压式接法，为了便于控制分压，应选用最大阻值较小的E。
（3）如图所示
（4）小灯泡灯丝的温度随电流的增大而升高，而灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以所作I-U图像上点与原点的连线的斜率应不断减小。
故选C。