《预测一本通》2012年高考物理 高频考点讲解总结 实验题2（5-6）新人教版
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| 名称 | 《预测一本通》2012年高考物理 高频考点讲解总结 实验题2（5-6）新人教版 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 964.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 新人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-04-15 18:19:06 | ||
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文档简介
实验题
典例1 （湖北省八校2012届高三第一次联考理综卷）如图所示是通过重物自由下落的实验验证机械能守恒定律。关于本实验下列说法正确的是（ ）
A.从实验装置看，该实验可用4-6伏的直流电源
B.用公式时，要求所选择的纸带第一、二两点间距应接近2毫米
C.本实验中不需要测量重物的质量
D.测纸带上某点的速度时，可先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式计算
解析：打点计时器需要接交流电，选项A错误；做自由落体运动的物体在前0.02s内的位移为，纸带上第一、二两点间距接近2毫米，意味着纸带是在打第一个点的瞬间开始下落的，选项B正确；因为要验证关系式，其中重物质量m可以消去，即只要验证关系式就可以了，实验不需要测量重物的质量，选项C正确；计算纸带上某点的速度时要用平均速度来代替，所以无需先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式计算，选项D错误。本题答案为BC。
点评：本题考查实验操作过程和注意事项。
典例2 （河北省衡水中学2012届高三调研考试）在《验证机械能守恒定律》的实验中。
（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是 （填序号）
A．先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
B．先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源
D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计器的电源
（2）质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数解析：（1）应现将大点计时器固定在铁架台上，然后再将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，选项A错误；先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后放开纸带让重物下落，选项B正确，C错误；实验完成后，应先切断打点计器的电源，再取下固定在重物上的打好点的纸带，选项D错误。本题答案为B。
（2）物体的速度vB=；从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量ΔEp=mgsOB=1kg×9.8m/s2×0.0486m=0.476J，动能的增加量ΔEk=。
答案：（1）B （2）①0.973 ②0.476；0.473
点评：本题考查实验操作过程和数据处理。
备考必知：实验注意事项：（1）打点计时器安装时，必须使两纸带限位空在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；（2）实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源，打点计时器工作稳定后再松开纸带让重物下落；（3）选取纸带时，应本着点迹清晰且第1、2两点间距离接近的原则，这样可以基本确定，因为做自由落体运动的物体在前0.02s内的位移为；（4）测量下落高度时，须从起点量起，为了减少值的相对误差，选取的各计数点应离起始点远一些，但也不宜过长，约即可，并且要一次测量完；（5）根据可知只需验证是否成立即可，所以本实验不需测量重物的质量即不需要天平；（6）应选用质量和密度较大的重物.增大质量可以使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．
预测题1 （安徽省无为县两校2012届高三联考试卷）在验证机械能守恒定律实验时：
（1）关于本实验的叙述中，正确的有（ ）
g的数值，甲同学用9.8m/s2代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中_____同学的做法是正确的。
（3）甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量ΔEp略大于动能的增加量ΔEk，乙同学发现ΔEp<ΔEk，实验过程中肯定存在错误的是______同学。本实验中引起误差的主要原因是___________。
1.（1）AD （2）乙、丙 （3）乙；重锤下落过程中存在着阻力作用
解析：（1）本实验要验证“”，其中重物的质量可以消去，即不需用天平测出重锤的质量，只要验证“”即可，选项B错误；打点计时器的打点周期取决于交流电源的频率，或者说必须使用交流电，不可用干电池代替，所以选项C错误；对于打出的纸带有两种处理方法：第一，选取第一、二两点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，利用“”来验证机械能是否守恒；第二，可以选择纸带点迹清晰的部分，测量任意两个计数点之间的距离Δh，求出这两点间的动能之差ΔEk，运用公式预测题2 （广东省潮州市2012届高三期末考试）用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验
（1）实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重物的动能比开始下落时增加了_______J（结果均保留三位有效数字）；实验中产生系统误差的原因是______________。
（2）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是____________________________________________。
2.（1）1.82；1.80；纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力（2）先释放重物，再接通计时器电源
解析：（1）mgh=1.00×9.80×18.6×10-2J=1.82J；vB=AC/0.04=（27.21-12. 41）×10-2/0.08=0.60m/s，Ek=1.80J；纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力。
（2）先释放重物，再接通计时器电源(“打下第一个点时重物已经有速度”也对)
高频考点6 描绘小灯泡的伏安特性
典例1 （江苏省苏州市2012届高三元月调研测试）一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线。
A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；
B.电压表V1：量程为0~3V，内阻约为1 C.电压表V2：量程为0~15V，内阻约为4
D.电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1； E.电流表A2：量程为0~0.6A，内阻约为0.6；
F.滑动变阻器R1：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.6A；
G.滑动变阻器R2：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A；
H.滑动变阻器R3：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
I.开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：
I/A 0.00 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2．00
（1）实验中电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 （请填写选项前对应的字母）．
（2）请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上；闭实际功率约为 （保留两位有效数字）．
解析：（1）电源电压为3V，所以电压表选取量程为0~3V的电压表V1，即选项B；小灯泡的额定电流约为0.5A，所以电流表应选取量程为0~0.6A的电流表A2，即选项E；由于使灯泡两端电压由0到2.0V连续变化，所以滑动变阻器采用分压电路，其阻值不宜太大，应选择选项G。
（2）滑动变阻器采用分压接法，即将下面两个接线柱接入电源正负极，然后在上面两个接线柱中任选一个接线柱与灯泡、电流表串联起来接到电源上，注意电表的正确接法，即要“+”入“-”出。完整的实物连接图如上图甲所示；因为闭合开关后，灯泡两端的电压要从0调起，所以在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左端。
滑动变阻器也可按照上图乙所示的方法连接，此时在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最右端。
（3）按表中测量数据描点，并将所描各点用平滑的曲线连接起来，如答案图所示。
（4）若将本题中的小灯泡接在电池两端，灯泡两端的电压就是路端电压，而灯泡中的电流等于总电流；根据U=E-Ir，若作出路端电压U与总电流I的关系图象应该是一条直线，该直线与小灯泡的U-I图象只有一个交点，该交点就表示小灯泡工作时的实际电流和实际电压；如答案图中红线所示，根据交点坐标可知，工作电流约为0.41A，工作电压约为1.1V，所以小灯泡的实际功率约为1.1V×0.41A=0.45W。
答案：（1）B；E；G （2）连接如图甲所示；左（或者如图连接如图乙所示；右） （3）如上图所示 （4）0.4-0.5W均可
点评：本题综合考查了实验仪器的选取、滑动变阻器的连接方法、小灯泡的曲线的画法、电源的曲线和小灯泡功率的计算等知识点。通过本题，考生要明白以下几点：
电流表或电压表的量程不能小于待测电流或电压的最大值；当题目要求被测部分的电压或电流的变化范围尽可能大时，以及要求从零调起时，滑动变阻器应采用分压接法；从便于操作方面来考虑，滑动变阻器采用限流接法时要选用与待测电阻相近的变阻器，采用分压接法时要选用小阻值的变阻器；要掌握两种特性曲线，即电源的伏安特性曲线和电阻的伏安特性曲线以及它们的区别：在电源的伏安特性曲线中，图线与纵坐标的截距表示电源的电动势E，在横轴上的截距表示短路电流I短，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，而电阻（或小灯泡）的伏安特性曲线的斜率表示电阻（或小灯泡）的阻值，在同一坐标系中，两曲线的交点坐标表示将该电阻（或小灯泡）接到该电源两端时电阻（或小灯泡）的工作电压和电流。
注意：第（4）问中，要作出路端电压U与总电流I的关系图象，可先根据数学知识求出函数表达式为U=1.5-I，进而再确定该直线上的两个点，如该直线肯定经过（0，1.5）和（0.5，1.0）.
典例2 （（山西省忻州一中等四校2012届高三联考理综卷）某同学测绘标有“4.8V，0.3A”字样的小灯泡的电功率P随电压U的变化的图像，要使小灯泡两端的电压从0V到4.8V连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：
A．电流表（量程为0.6A，内阻约为1Ω） B．电流表（量程为3A，内阻约为0.2Ω）
C．电压表（量程为6V，内阻约为2kΩ） D．电压表（量程为15V，内阻约为4.5kΩ）
E．滑动变阻器（阻值范围为0--20Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器（阻值范围为0—2kΩ，额定电流为0. 5A）
G．电池组（电动势为6V，内阻约为1Ω）
（1）选用的器材代号为_______________________。
（2）在图甲所示的虚线框中画出实验电路图。
（3）根据实验测量的数据描出P-U图像，如图乙所示，小灯泡在1.5V电压下的阻值（2）小灯泡正常发光时的电阻为R=U/I=4.8V/0.3A=16Ω，该阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；实验电路图如下图所示。
（3）由P-U图像可知，小灯泡在1.5V电压下的功率P=0.1W，所以此时小灯泡的阻值为R=U2/P=22.5Ω。
答案：（1）ACEG （2）如上图所示 （3）22.5Ω
点评：本题考查电表的选取、电流表接入方法的判断、滑动变阻器的选取和接法以及有关小灯泡功率功率公式的计算问题。通过本题，需要考生掌握电表的选取规律、电流表内、外接法和滑动变阻器限流、分压接法的选取规律，并能根据题目实际信息灵活运用。
备考必知：（1）本实验的注意事项：测量电路中电流表要外接，因为小灯泡灯丝的电阻值较小；滑动变阻器应采用分压式连接，目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化；开关闭合前，将滑动变阻器的滑片滑至使小灯泡两端电压为零的那一端；闭合开关后，调节滑动变阻器，使灯泡两端电压从0V开始逐渐增大，可在电压值每增加一定值时记录一次数据，但注意电压表的读数不要超过灯泡的额定电压值；当相邻测量值发生突变时，可在该值附近多次取值，以防止出现较大误差，如U－I图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，可在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差；建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。
（2）实物图的链接方法：先画出实验电路图，后画实物图→连线时，依照“先串后并，由正到负”的顺序，即先选择一条包含元件最多的通路，从电源正极出发，依次将各元件连接起来，直到电源负极，然后再连接其他通路，最后连接电压表→连好实物图后，再与原电路图进行对照，检查是否有误．
（3）电表的连接方法：在正确选取量程的基础上，电压表与待测电阻或用电器并联，电流表串联，让电流从它们的正接线柱流入，负接线柱流出，即“+”入“-”出。
（4）滑动变阻器的连接方法：采用限流接法时，把下面两个接线柱中的任何一个和上面两个接线柱中的任何一个接入电路，与用电器串联起来，简记为“一上一下”；采用分压接法时，先把下面两个接线柱分别与电源的两极相连接，再把用电器的一端与上面两个接线柱中的任何一个连接，另一端与下面两个接线柱中的任何一个相连接，可见，分压接法的基本思路是“先把全值电阻接在电源两极，再把用电器与滑动变阻器一上一下连接”。
（5）电源的U-I曲线和电阻的U-I曲线的区别与联系：电源的U-I曲线与纵坐标的截距表示电源的电动势E，在横轴上的截距表示短路电流I短，图线斜率的绝对值表示电源的内阻r，而电阻（或小灯泡）的U-I曲线的斜率表示电阻（或小灯泡）的阻值；在同一坐标系中，两曲线的交点坐标表示将该电阻（或小灯泡）接到该电源两端时电阻（或小灯泡）的工作电压和电流。
预测题1 （安徽省省城名校2012届高三第四次联考试题）某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线，并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题。
（2）连好电路后，开关闭合前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于 （填“A端”、“B端”或“AB正中间”）。
（3）闭合开关，向B端调节滑动变阻器R的滑片，发现“电流表的示数为零，电压表的示数逐渐增大”，则分析电路的可能故障为 。
A．小灯泡短路 B．小灯泡断路 C．电流表断路 D．滑动变阻器断路
（4）排除故障后，该同学完成了实验。根据实验数据，画出的小灯泡I—U图线如图乙所示。形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为 。
（5）已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5Ω，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k（273+t），k为比例常数。根据I—U图线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为 ℃。
1.（1）如图所示 （2）A端 （3）B （4）灯丝的电阻随温度的升高而增大 （5）977℃
解析：（1）小灯泡的内阻很小（大约是几欧），因此采用电流表外接法；实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压，滑动变阻器应采用分压接法。实验电路连接图如答案图所示。
预测题2 （广西区百所高中2012届高三（第三届）联考理综卷）在做“描绘小灯泡的伏安特曲线”的实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线，要求能测出尽可能多的数据，图示是没有连接完的实物电路。（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
（2）连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是 。
（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 （填“左”或“右”）端滑动。
（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图所示的U-I图线，根据U-I图线提供的信息，可计算出小灯泡额定功率为 W。
（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是 。
b、c、f段导线连接完好；电流表几乎不偏转，说明流过电流表的电流太小。综上分析，可能是c段导线断路或灯泡断路。
（3）将滑片P向右端滑动，可以增大灯泡两端的电压。
（4）根据U-I图象可知，U=2.5V时，I=0.2A，所以小灯泡额定功率为P=UI=0.5W。
（5）U-I图线上各点处切线的斜率表示灯丝的电阻，图线是曲线而不是过原点的直线，这是因为灯丝的电阻会随温度的升高而增大。
预测题3 （吉林省长春市2012届高三第一调研测试）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（6V，内阻不计）
B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω） C．电流表A（，内阻未知）
D．滑动变阻器R（0~20Ω，5A） E．滑动变阻器R’（0~200Ω，1A）
F．定值电阻R0（阻值1990Ω） G．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）。（画在方框内）
（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用 。（填写器材序号）
（3）将上述电子元件R1 和另一电子元件R2接入如图所示的电路甲中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示。电源的电动势E=6.0V，内阻忽略不计。调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为 Ω，R3（2）根据（1）的分析，滑动变阻器采用分压接法时选择阻值较小的，所以滑动变阻器选择D。
（3）两元件串联，流过它们的电流时刻相等，图乙中a、b两图线的交点表示两元件消耗的功率相等，此时流过两元件的电流和它们两端的电压均相等，分别为I=0.25A，U=2.5V，所以此时电子元件R1的阻值为R1=U/I=2.5V/0.25A=10Ω，R3接入电路的阻值为R3=（E-2U）I=（6V-2×2.5V）/0.25A=4.0Ω。
12.41cm
O
B
A
C
18. 60cm
27．21cm
h
O
典例1 （湖北省八校2012届高三第一次联考理综卷）如图所示是通过重物自由下落的实验验证机械能守恒定律。关于本实验下列说法正确的是（ ）
A.从实验装置看，该实验可用4-6伏的直流电源
B.用公式时，要求所选择的纸带第一、二两点间距应接近2毫米
C.本实验中不需要测量重物的质量
D.测纸带上某点的速度时，可先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式计算
解析：打点计时器需要接交流电，选项A错误；做自由落体运动的物体在前0.02s内的位移为，纸带上第一、二两点间距接近2毫米，意味着纸带是在打第一个点的瞬间开始下落的，选项B正确；因为要验证关系式，其中重物质量m可以消去，即只要验证关系式就可以了，实验不需要测量重物的质量，选项C正确；计算纸带上某点的速度时要用平均速度来代替，所以无需先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式计算，选项D错误。本题答案为BC。
点评：本题考查实验操作过程和注意事项。
典例2 （河北省衡水中学2012届高三调研考试）在《验证机械能守恒定律》的实验中。
（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是 （填序号）
A．先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
B．先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源
D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计器的电源
（2）质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数解析：（1）应现将大点计时器固定在铁架台上，然后再将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，选项A错误；先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后放开纸带让重物下落，选项B正确，C错误；实验完成后，应先切断打点计器的电源，再取下固定在重物上的打好点的纸带，选项D错误。本题答案为B。
（2）物体的速度vB=；从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量ΔEp=mgsOB=1kg×9.8m/s2×0.0486m=0.476J，动能的增加量ΔEk=。
答案：（1）B （2）①0.973 ②0.476；0.473
点评：本题考查实验操作过程和数据处理。
备考必知：实验注意事项：（1）打点计时器安装时，必须使两纸带限位空在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；（2）实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源，打点计时器工作稳定后再松开纸带让重物下落；（3）选取纸带时，应本着点迹清晰且第1、2两点间距离接近的原则，这样可以基本确定，因为做自由落体运动的物体在前0.02s内的位移为；（4）测量下落高度时，须从起点量起，为了减少值的相对误差，选取的各计数点应离起始点远一些，但也不宜过长，约即可，并且要一次测量完；（5）根据可知只需验证是否成立即可，所以本实验不需测量重物的质量即不需要天平；（6）应选用质量和密度较大的重物.增大质量可以使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．
预测题1 （安徽省无为县两校2012届高三联考试卷）在验证机械能守恒定律实验时：
（1）关于本实验的叙述中，正确的有（ ）
g的数值，甲同学用9.8m/s2代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中_____同学的做法是正确的。
（3）甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量ΔEp略大于动能的增加量ΔEk，乙同学发现ΔEp<ΔEk，实验过程中肯定存在错误的是______同学。本实验中引起误差的主要原因是___________。
1.（1）AD （2）乙、丙 （3）乙；重锤下落过程中存在着阻力作用
解析：（1）本实验要验证“”，其中重物的质量可以消去，即不需用天平测出重锤的质量，只要验证“”即可，选项B错误；打点计时器的打点周期取决于交流电源的频率，或者说必须使用交流电，不可用干电池代替，所以选项C错误；对于打出的纸带有两种处理方法：第一，选取第一、二两点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，利用“”来验证机械能是否守恒；第二，可以选择纸带点迹清晰的部分，测量任意两个计数点之间的距离Δh，求出这两点间的动能之差ΔEk，运用公式预测题2 （广东省潮州市2012届高三期末考试）用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验
（1）实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重物的动能比开始下落时增加了_______J（结果均保留三位有效数字）；实验中产生系统误差的原因是______________。
（2）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是____________________________________________。
2.（1）1.82；1.80；纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力（2）先释放重物，再接通计时器电源
解析：（1）mgh=1.00×9.80×18.6×10-2J=1.82J；vB=AC/0.04=（27.21-12. 41）×10-2/0.08=0.60m/s，Ek=1.80J；纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力。
（2）先释放重物，再接通计时器电源(“打下第一个点时重物已经有速度”也对)
高频考点6 描绘小灯泡的伏安特性
典例1 （江苏省苏州市2012届高三元月调研测试）一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线。
A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；
B.电压表V1：量程为0~3V，内阻约为1 C.电压表V2：量程为0~15V，内阻约为4
D.电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1； E.电流表A2：量程为0~0.6A，内阻约为0.6；
F.滑动变阻器R1：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.6A；
G.滑动变阻器R2：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A；
H.滑动变阻器R3：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
I.开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：
I/A 0.00 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2．00
（1）实验中电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 （请填写选项前对应的字母）．
（2）请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上；闭实际功率约为 （保留两位有效数字）．
解析：（1）电源电压为3V，所以电压表选取量程为0~3V的电压表V1，即选项B；小灯泡的额定电流约为0.5A，所以电流表应选取量程为0~0.6A的电流表A2，即选项E；由于使灯泡两端电压由0到2.0V连续变化，所以滑动变阻器采用分压电路，其阻值不宜太大，应选择选项G。
（2）滑动变阻器采用分压接法，即将下面两个接线柱接入电源正负极，然后在上面两个接线柱中任选一个接线柱与灯泡、电流表串联起来接到电源上，注意电表的正确接法，即要“+”入“-”出。完整的实物连接图如上图甲所示；因为闭合开关后，灯泡两端的电压要从0调起，所以在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左端。
滑动变阻器也可按照上图乙所示的方法连接，此时在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最右端。
（3）按表中测量数据描点，并将所描各点用平滑的曲线连接起来，如答案图所示。
（4）若将本题中的小灯泡接在电池两端，灯泡两端的电压就是路端电压，而灯泡中的电流等于总电流；根据U=E-Ir，若作出路端电压U与总电流I的关系图象应该是一条直线，该直线与小灯泡的U-I图象只有一个交点，该交点就表示小灯泡工作时的实际电流和实际电压；如答案图中红线所示，根据交点坐标可知，工作电流约为0.41A，工作电压约为1.1V，所以小灯泡的实际功率约为1.1V×0.41A=0.45W。
答案：（1）B；E；G （2）连接如图甲所示；左（或者如图连接如图乙所示；右） （3）如上图所示 （4）0.4-0.5W均可
点评：本题综合考查了实验仪器的选取、滑动变阻器的连接方法、小灯泡的曲线的画法、电源的曲线和小灯泡功率的计算等知识点。通过本题，考生要明白以下几点：
电流表或电压表的量程不能小于待测电流或电压的最大值；当题目要求被测部分的电压或电流的变化范围尽可能大时，以及要求从零调起时，滑动变阻器应采用分压接法；从便于操作方面来考虑，滑动变阻器采用限流接法时要选用与待测电阻相近的变阻器，采用分压接法时要选用小阻值的变阻器；要掌握两种特性曲线，即电源的伏安特性曲线和电阻的伏安特性曲线以及它们的区别：在电源的伏安特性曲线中，图线与纵坐标的截距表示电源的电动势E，在横轴上的截距表示短路电流I短，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，而电阻（或小灯泡）的伏安特性曲线的斜率表示电阻（或小灯泡）的阻值，在同一坐标系中，两曲线的交点坐标表示将该电阻（或小灯泡）接到该电源两端时电阻（或小灯泡）的工作电压和电流。
注意：第（4）问中，要作出路端电压U与总电流I的关系图象，可先根据数学知识求出函数表达式为U=1.5-I，进而再确定该直线上的两个点，如该直线肯定经过（0，1.5）和（0.5，1.0）.
典例2 （（山西省忻州一中等四校2012届高三联考理综卷）某同学测绘标有“4.8V，0.3A”字样的小灯泡的电功率P随电压U的变化的图像，要使小灯泡两端的电压从0V到4.8V连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：
A．电流表（量程为0.6A，内阻约为1Ω） B．电流表（量程为3A，内阻约为0.2Ω）
C．电压表（量程为6V，内阻约为2kΩ） D．电压表（量程为15V，内阻约为4.5kΩ）
E．滑动变阻器（阻值范围为0--20Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器（阻值范围为0—2kΩ，额定电流为0. 5A）
G．电池组（电动势为6V，内阻约为1Ω）
（1）选用的器材代号为_______________________。
（2）在图甲所示的虚线框中画出实验电路图。
（3）根据实验测量的数据描出P-U图像，如图乙所示，小灯泡在1.5V电压下的阻值（2）小灯泡正常发光时的电阻为R=U/I=4.8V/0.3A=16Ω，该阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；实验电路图如下图所示。
（3）由P-U图像可知，小灯泡在1.5V电压下的功率P=0.1W，所以此时小灯泡的阻值为R=U2/P=22.5Ω。
答案：（1）ACEG （2）如上图所示 （3）22.5Ω
点评：本题考查电表的选取、电流表接入方法的判断、滑动变阻器的选取和接法以及有关小灯泡功率功率公式的计算问题。通过本题，需要考生掌握电表的选取规律、电流表内、外接法和滑动变阻器限流、分压接法的选取规律，并能根据题目实际信息灵活运用。
备考必知：（1）本实验的注意事项：测量电路中电流表要外接，因为小灯泡灯丝的电阻值较小；滑动变阻器应采用分压式连接，目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化；开关闭合前，将滑动变阻器的滑片滑至使小灯泡两端电压为零的那一端；闭合开关后，调节滑动变阻器，使灯泡两端电压从0V开始逐渐增大，可在电压值每增加一定值时记录一次数据，但注意电压表的读数不要超过灯泡的额定电压值；当相邻测量值发生突变时，可在该值附近多次取值，以防止出现较大误差，如U－I图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，可在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差；建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。
（2）实物图的链接方法：先画出实验电路图，后画实物图→连线时，依照“先串后并，由正到负”的顺序，即先选择一条包含元件最多的通路，从电源正极出发，依次将各元件连接起来，直到电源负极，然后再连接其他通路，最后连接电压表→连好实物图后，再与原电路图进行对照，检查是否有误．
（3）电表的连接方法：在正确选取量程的基础上，电压表与待测电阻或用电器并联，电流表串联，让电流从它们的正接线柱流入，负接线柱流出，即“+”入“-”出。
（4）滑动变阻器的连接方法：采用限流接法时，把下面两个接线柱中的任何一个和上面两个接线柱中的任何一个接入电路，与用电器串联起来，简记为“一上一下”；采用分压接法时，先把下面两个接线柱分别与电源的两极相连接，再把用电器的一端与上面两个接线柱中的任何一个连接，另一端与下面两个接线柱中的任何一个相连接，可见，分压接法的基本思路是“先把全值电阻接在电源两极，再把用电器与滑动变阻器一上一下连接”。
（5）电源的U-I曲线和电阻的U-I曲线的区别与联系：电源的U-I曲线与纵坐标的截距表示电源的电动势E，在横轴上的截距表示短路电流I短，图线斜率的绝对值表示电源的内阻r，而电阻（或小灯泡）的U-I曲线的斜率表示电阻（或小灯泡）的阻值；在同一坐标系中，两曲线的交点坐标表示将该电阻（或小灯泡）接到该电源两端时电阻（或小灯泡）的工作电压和电流。
预测题1 （安徽省省城名校2012届高三第四次联考试题）某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线，并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题。
（2）连好电路后，开关闭合前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于 （填“A端”、“B端”或“AB正中间”）。
（3）闭合开关，向B端调节滑动变阻器R的滑片，发现“电流表的示数为零，电压表的示数逐渐增大”，则分析电路的可能故障为 。
A．小灯泡短路 B．小灯泡断路 C．电流表断路 D．滑动变阻器断路
（4）排除故障后，该同学完成了实验。根据实验数据，画出的小灯泡I—U图线如图乙所示。形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为 。
（5）已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5Ω，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k（273+t），k为比例常数。根据I—U图线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为 ℃。
1.（1）如图所示 （2）A端 （3）B （4）灯丝的电阻随温度的升高而增大 （5）977℃
解析：（1）小灯泡的内阻很小（大约是几欧），因此采用电流表外接法；实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压，滑动变阻器应采用分压接法。实验电路连接图如答案图所示。
预测题2 （广西区百所高中2012届高三（第三届）联考理综卷）在做“描绘小灯泡的伏安特曲线”的实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线，要求能测出尽可能多的数据，图示是没有连接完的实物电路。（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
（2）连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是 。
（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 （填“左”或“右”）端滑动。
（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图所示的U-I图线，根据U-I图线提供的信息，可计算出小灯泡额定功率为 W。
（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是 。
b、c、f段导线连接完好；电流表几乎不偏转，说明流过电流表的电流太小。综上分析，可能是c段导线断路或灯泡断路。
（3）将滑片P向右端滑动，可以增大灯泡两端的电压。
（4）根据U-I图象可知，U=2.5V时，I=0.2A，所以小灯泡额定功率为P=UI=0.5W。
（5）U-I图线上各点处切线的斜率表示灯丝的电阻，图线是曲线而不是过原点的直线，这是因为灯丝的电阻会随温度的升高而增大。
预测题3 （吉林省长春市2012届高三第一调研测试）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（6V，内阻不计）
B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω） C．电流表A（，内阻未知）
D．滑动变阻器R（0~20Ω，5A） E．滑动变阻器R’（0~200Ω，1A）
F．定值电阻R0（阻值1990Ω） G．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）。（画在方框内）
（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用 。（填写器材序号）
（3）将上述电子元件R1 和另一电子元件R2接入如图所示的电路甲中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示。电源的电动势E=6.0V，内阻忽略不计。调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为 Ω，R3（2）根据（1）的分析，滑动变阻器采用分压接法时选择阻值较小的，所以滑动变阻器选择D。
（3）两元件串联，流过它们的电流时刻相等，图乙中a、b两图线的交点表示两元件消耗的功率相等，此时流过两元件的电流和它们两端的电压均相等，分别为I=0.25A，U=2.5V，所以此时电子元件R1的阻值为R1=U/I=2.5V/0.25A=10Ω，R3接入电路的阻值为R3=（E-2U）I=（6V-2×2.5V）/0.25A=4.0Ω。
12.41cm
O
B
A
C
18. 60cm
27．21cm
h
O
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