2.3 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线 课后强化演练Word版含答案

第二章　第3节 第2课时　实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
课后强化演练
一、选择题
1．(多选)如图所示是测绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路图，关于该实验的操作和实验现象，下列说法正确的是(　　)
A．在开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应滑到最左端
B．本实验要求电流、电压均从零开始到额定电流、额定电压之间测量多组数据
C．当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，电压表示数逐渐变大，电流表示数逐渐减小
D．当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，电压表示数逐渐变大，电流表示数逐渐变大
解析：在开关S闭合之前，为保护电路安全，滑动变阻器的滑动触头应滑到最左端，A选项正确；描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，直至额定电压、额定电流，B选项正确；当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，并联部分的电阻逐渐增大，电压逐渐增大，根据欧姆定律可知，电压表示数逐渐变大，电流表示数逐渐变大，C选项错误，D选项正确．
答案：ABD
2．要描绘一个小灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下
a．小灯泡，型号为“3 V,0.6 A”
b．电流表(0～0.6 A，内阻约1 Ω)
c．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)
d．直流电源(4 V，内阻不计)
e．滑动变阻器(0～15 Ω)
f．电键
要求灯泡两端的电压从0开始连续调节，下列四个电路图应选哪一个(　　)
解析：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验要求灯泡两端的电压从0开始，故滑动变阻器采用分压接法，灯泡内阻R＝5 Ω，接近电流表内阻，故电流表采用外接法，A选项正确．
答案：A
二、非选择题
3．(2018·开滦二中期中)研究灯泡L(3.8 V,1.8 W)的伏安特性，并测出该灯泡在额定电压下正常工作时的电阻值，检验其标示的准确性．
(1)选出既满足实验要求，又能减小误差的实验电路图________．
(2)请按电路图连接好图1中的实物图．
(3)实验后作出的I-U图象如图2所示，图中曲线弯曲的主要原因是________________________________________________________________________．
(4)根据所得到的图象，求出它在额定电压(3.8 V)下工作时的电阻值R＝________ Ω. 这个测量值比真实值偏________(选填“大”或“小”)．
解析：(1)描绘小灯泡伏安特性曲线，电压应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；根据欧姆定律可知，灯泡电阻R＝≈8 Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，图丙正确．
(2)根据电路图连接实物图，如图所示：
(3)由图可知，图象的斜率越来越小，则说明小灯泡的电阻随着温度的升高而增大．
(4)小灯泡在额定电压(3.8 V)下工作时的电流为0.5 A，灯泡电阻值R＝＝7.6 Ω.
由于电压表的分流作用使得电流表的示数大于通过电阻的实际电流，算出的电阻值偏小．
答案：(1)丙　(2)见解析　(3)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大　(4)7.6　小
4．(2018·商丘九校联考)一个小灯泡的额定电压为2.0 V，额定电流约为0.5 A，选用下列实验器材进行实验，并测量实验数据描绘和研究小灯泡完整的伏安特性曲线．
A．电源E：电动势为3.0 V，内阻不计
B．电压表V1：量程为0～3 V，内阻约为1 kΩ
C．电压表V2：量程为0～15 V，内阻约为4 kΩ
D．电流表A1：量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω
E．电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约为0.6 Ω
F．滑动变阻器R1：最大阻值为10 Ω，额定电流为1.0 A
G．滑动变阻器R2：最大阻值为150 Ω，额定电流为1.0 A
H．开关S，导线若干
(1)实验中使用的电压表应选用________；滑动变阻器应选用________(请填写选项前对应的字母)．
(2)实验中某同学连接实验电路如图1所示，请你不要改动已连接的导线，在图1中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最________(选填“左”或“右”)端．
(3)实验中得到的某一组电压表与电流表示数如图2所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A，请将该组数据标记在U-I坐标中，其余实验数据已标记在图2坐标图中，请你画出小灯泡的U-I图线．并简述该图线不是直线的主要原因______________________．
解析：(1)小灯泡的额定电压为2.0 V，故选用量程为0～3 V的电压表B，根据欧姆定律可知，小灯泡电阻R＝＝4 Ω，滑动变阻器需要分压连接，选择滑动变阻器F.
(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，小灯泡电阻为4 Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：
为保护电路，闭合开关前，滑片应置于左端．
(3)电压表量程为3 V，分度值为0.1 V，示数为1.20 V，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.42 A，在坐标系内描点连线，作出灯泡的U-I图象，如图所示：
由于灯泡电阻受温度影响，灯泡电阻随温度升高而增大，所以灯泡的U-I图线不是直线．
答案：(1)B　F　(2)连线见解析图　左　(3)1.20 　0.42　图象见解析　 灯丝电阻随温度升高而增大
5．(2018·吉林省实验中学高三四模)某一小型电风扇额定电压为4.0 V，额定功率为2.4 W．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E(电动势为4.5 V)
B．电压表V(量程为0～5 V，内阻约为4 kΩ)
C．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表A2(量程为3 A，内阻约为0.05 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流1 A)
F．滑动变阻器R2(最大阻值2 kΩ，额定电流100 mA)
(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(填所选仪器前的字母序号)．
(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线框内(小电风扇的电路符号如图1所示)．
(3)操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图2所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为________，正常工作时的发热功率为________，电风扇的机械效率为________．
解析：(1)根据电功率公式可知，电风扇的额定电流I＝＝0.6 A，故电流表选择C；电风扇的电阻比较小，为了便于调节，选择总电阻为10 Ω的滑动变阻器E.
(2)电压需要从零开始，滑动变阻器采用分压接法，电风扇电阻较小，电流表采用外接法，电路图如图所示：
(3)分析图2可知，电压为0.5 V时，电流为0.2 A，根据欧姆定律得，R＝＝2.5 Ω.
正常工作时电压为4 V，电流为0.6 A，电风扇发热功率
P＝I2R＝0.9 W.
机械功率P′＝UI－I2R＝1.5 W，电风扇的机械效率η＝×100%＝62.5%.
答案：(1)C　E　(2)见解析图　(3)2.5 Ω　0.9 W　62.5%
6．(2018·盐城一模)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图所示方式连接好电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：
(1)甲学生发现电压表示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于________导线断路．
(2)乙学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，这是由于________导线断路．
(3)丙学生发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，这是由于________导线断路．
解析：(1)电流表的示数为零，小灯泡不亮，表明小灯泡断路，而电压表示数为2 V，表明电压表连接在电源两端，故应是d导线断路．
(2)电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，说明小灯泡电路是导通的，而电压表断开连接，应是h导线断路．
(3)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．
答案：(1)d　(2)h　(3)g
7．某学习小组通过实验来研究用电器Z的伏安特性．他们在实验中测得用电器Z两端的电压与通过Z的电流的数据如下表：
U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.205
0.215
(1)有下列器材供选用：
A．电压表(0～3 V，内阻约为10 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻约为20 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，r1＝1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，r2＝0.4 Ω)
E．滑动变阻器(5 Ω，1 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
实验中电压表应选用____________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．
(2)请根据题中信息，在方框内画出电路图．
(3)利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图所示．请分析该图象形成的原因是________________________________________．
解析：(1)分析表格数据可知，电压最大值为3 V，电流最大值为0.215 A，故选择电压表A，电流表C，滑动变阻器分压连接，选择滑动变阻器E.
(2)
(3)分析图象可知，用电器Z的电阻随两端电压的升高而增大．
答案：(1)A　C　E　(2)见解析图　(3)用电器Z的电阻随两端电压的升高而增大