高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第35講：描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)

一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第35講：描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)類型一、實(shí)驗(yàn)原理與器材的選取1．要測繪一個標(biāo)有“3V0.6W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V，并便于操作．已選用的器材有：電池組(電動勢為4.5V，內(nèi)阻約1Ω)；電流表(量程為0～250mA，內(nèi)阻約5Ω)；電壓表(量程為0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電鍵一個、導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的________(填字母代號)．A．滑動變阻器(最大阻值20Ω，額定電流1A)B．滑動變阻器(最大阻值1750Ω，額定電流0.3A)(2)請將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖畫入下面的方框中．(3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示．現(xiàn)將這個小燈泡接到電動勢為1.5V，內(nèi)阻為5Ω的電源兩端，由此得到小燈泡消耗的功率是________W．2．某同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡，其額定電壓值為2.5V，額定功率值已模糊不清，他想測定其額定功率值，于是先用歐姆表直接測出該小燈泡的電阻約為4Ω，然后再利用實(shí)驗(yàn)室相關(guān)器材設(shè)計(jì)一個電路，測量通過小燈泡的電流和它兩端的電壓，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)來繪制小燈泡的U-I圖線，進(jìn)而計(jì)算出小燈泡的額定功率．(1)實(shí)驗(yàn)要求燈泡兩端電壓從零開始變化，則滑動變阻器應(yīng)選下列中的________(填字母代號)．A．滑動變阻器(最大阻值20Ω，額定電流1A)B．滑動變阻器(最大阻值1750Ω，額定電流0.3A)(2)該同學(xué)已連接如圖甲所示的電路，在連接由滑動變阻器的c端到電壓表“＋3”接線柱的最后一根導(dǎo)線之前，請指出其中僅有的兩個不當(dāng)之處，并說明如何改正．①________________________________________________________________________②________________________________________________________________________(3)改正錯誤后，該同學(xué)某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)情況如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為______A；該同學(xué)多次測量記錄有關(guān)數(shù)據(jù)并描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線求得該小燈泡的額定功率為______W.3．某實(shí)驗(yàn)小組要精確測定額定電壓為2.5V的LED燈正常工作時(shí)的電阻．已知該燈正常工作時(shí)的電阻約為500Ω，電路符號與小燈泡相同．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表A1(量程為0～10mA，內(nèi)阻RA1約為3Ω，示數(shù)用I1表示)B．電流表A2(量程為0～3mA，內(nèi)阻RA2＝15Ω，示數(shù)用I2表示)C．定值電阻R1＝697ΩD．定值電阻R2＝985ΩE．滑動變阻器R(0～20Ω)F．電壓表V(量程為0～12V，內(nèi)阻RV＝1kΩ，示數(shù)用U表示)G．蓄電池(電動勢為12V，內(nèi)阻很小)H．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干(1)如圖甲所示，請選擇合適的器材，電表1為________，電表2為________，定值電阻為________．(填寫器材前的字母編號)(2)將如圖乙所示的電路圖補(bǔ)充完整．(3)寫出測量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx＝________.(用相應(yīng)字母表示)4．現(xiàn)要用伏安法描繪一只標(biāo)值為“2.5V，0.6W”小燈泡的I-U圖線，有下列器材供選用：A．電壓表(0～3V，內(nèi)阻3kΩ；0～15V，內(nèi)阻10kΩ)B．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω；0～3A，內(nèi)阻0.1Ω)C．滑動變阻器(10Ω，2A)D．滑動變阻器(100Ω，1.0A)E．蓄電池(電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì))(1)為了減小測量誤差，圖甲中的S1應(yīng)接________(填“M”或“N”)，滑動變阻器應(yīng)選用________(用序號字母表示)．(2)根據(jù)你選擇的電路，用筆畫線代替導(dǎo)線在圖乙中將實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)所需電路圖．類型二、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理5．如圖甲所示，為某同學(xué)測繪額定電壓為2.5V的小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)電路圖．(1)根據(jù)如圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將如圖乙所示的實(shí)物圖連接完整．(2)開關(guān)S閉合之前，圖甲中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于________端．(選填“A”“B”或“AB中間”)(3)實(shí)驗(yàn)中測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在下圖中畫出小燈泡的I-U特性曲線(用橫坐標(biāo)表示U).U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27(4)根據(jù)你描繪的I-U特性曲線，可求得燈泡的額定功率為________W.6．硅光電池在無光照時(shí)不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負(fù)極接高電勢點(diǎn)，正極接低電勢點(diǎn))，探究其在無光照時(shí)的反向伏安特性．圖中電壓表V1量程選用3V，內(nèi)阻為6.0kΩ；電壓表V2量程選用15V，內(nèi)阻約為30kΩ；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動勢E約為12V，內(nèi)阻不計(jì)．(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路．(2)用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V1、V2的示數(shù)U1、U2．①某次測量時(shí)，電壓表V1示數(shù)如圖丙，則U1＝________V，可算出通過硅光電池的反向電流大小為________mA．(結(jié)果保留兩位小數(shù))②該小組測出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U1、U2數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓Ux和通過的反向電流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐標(biāo)紙上建立Ix-Ux坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組Ux、Ix數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個坐標(biāo)點(diǎn)．請你標(biāo)出余下的4個坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出Ix-Ux圖線．③由Ix-Ux圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，Ix與Ux成______(填“線性”或“非線性”)關(guān)系．7．在探究小燈泡的伏安特性曲線時(shí)，所用小燈泡上標(biāo)有“2.5V，0.6W”字樣，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表A1(內(nèi)阻約為5Ω、量程為0～25mA)B．電流表A2(內(nèi)阻約為1Ω，量程為0～300mA)C．電壓表V1(內(nèi)阻約為5kΩ、量程為0～3V)D．電壓表V2(內(nèi)阻約為15kΩ、量程為0～15V)E．滑動變阻器R1(最大阻值為10Ω、額定電流為0.6A)F．滑動變阻器R2(最大阻值為1000Ω、額定電流為0.2A)G．穩(wěn)壓電源E(電動勢為9.0V、內(nèi)阻可忽略)H．開關(guān)一個、定值電阻若干、導(dǎo)線若干由以上信息回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)的電路圖如圖甲所示．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，該實(shí)驗(yàn)所用的電流表、電壓表、滑動變阻器應(yīng)分別為________(選填器材前的字母)．為保護(hù)滑動變阻器和燈泡，應(yīng)在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應(yīng)為________(選填“1Ω”“10Ω”“30Ω”或“100Ω”)．(2)請確定測量電路中電壓表右側(cè)導(dǎo)線的正確位置后，在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物完整連接起來．(3)連接好電路后，通過改變滑動變阻器的滑片位置，并通過計(jì)算機(jī)描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示．若將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后直接接在電動勢E＝3V、內(nèi)電阻r＝5Ω的電源上，每個小燈泡所消耗的實(shí)際功率為________W．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)8．在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，A、B、C三位學(xué)生用導(dǎo)線按如圖甲所示方式連接好電路，電路中所有元件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后：(1)A學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，這是由于導(dǎo)線________斷路；(2)B學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，這是由于導(dǎo)線________斷路；(3)C學(xué)生發(fā)現(xiàn)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)都不能調(diào)為零，這是由于導(dǎo)線________斷路；(4)電路檢查完備后，用正確的電路測得小燈泡兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線，如圖乙所示．現(xiàn)將它與19Ω的定值電阻R串聯(lián)，接在電動勢為8V內(nèi)阻為1Ω的電源上，則小燈泡的實(shí)際功率是________W.類型三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)之處主要集中在三點(diǎn)：1．?dāng)?shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)：采取“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理．2．被測元件的變更：探究其他元件的伏安特性．3．實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖兏喝缣骄吭碾娮桦S溫度變化的規(guī)律．9．為測繪一個標(biāo)有“4V2.4W”小電風(fēng)扇(線圈電阻恒定)的伏安特性曲線，電風(fēng)扇兩端的電壓需要從零逐漸增加到4V，便于操作，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：A．電池組(電動勢為4.5V，內(nèi)阻約為1Ω)B．電壓表V(量程為0～6V，內(nèi)阻約為4kΩ)C．電流表A1(量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表A2(量程為0～3A，內(nèi)阻約為0.05Ω)E．滑動變阻器R1(最大阻值5Ω，額定電流1A)F．滑動變阻器R2(最大阻值1750Ω，額定電流0.3A)G．開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中所用的電流表應(yīng)選________(選填“C”或“D”)，滑動變阻器應(yīng)選________．(選填“E”或“F”)(2)在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)當(dāng)電壓表示數(shù)大于0.5V時(shí)電風(fēng)扇才開始轉(zhuǎn)動，小電風(fēng)扇的伏安特性曲線如圖所示，則電風(fēng)扇的電阻為________Ω，正常工作時(shí)的機(jī)械功率為________W.10．發(fā)光二極管(LED)是一種節(jié)能、環(huán)保的元器件，被廣泛應(yīng)用到顯示器、照明等各領(lǐng)域．某興趣小組為探究工作電壓是“1.4～4V”、正向直流電流是“5～20mA”的LED管的I-U曲線，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路．實(shí)驗(yàn)室備有以下器材：電流表A1：量程0～50mA，內(nèi)阻約為50Ω電流表A2：量程0～200mA，內(nèi)阻約為10Ω電壓表V：量程0～5V，內(nèi)阻約為10kΩ滑動變阻器R1：阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A滑動變阻器R2：阻值范圍0～1kΩ，允許最大電流100mA直流電源E：輸出電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)開關(guān)(S)、導(dǎo)線若干(1)為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，電流表應(yīng)選擇______；滑動變阻器應(yīng)選用________．(以上填器材代號)(2)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪出了如圖2所示的I-U圖象，而發(fā)光二極管(LED)的效率η與通過二極管的電流I的關(guān)系曲線如圖3所示．其中發(fā)光二極管的效率η是指輻射的全部光功率Φ與供給發(fā)光二極管的電功率比值．則發(fā)光二極管效率達(dá)最大時(shí)其電阻RL＝________Ω，輻射的光功率Φ＝________W．11．太陽能是一種清潔、“綠色”能源．在我國上海舉辦的2010年世博會上，大量利用了太陽能電池．太陽能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時(shí)，可以視為一個電學(xué)器件．某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個太陽能電池在沒有光照時(shí)(沒有儲存電能)的I-U特性．所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)S及導(dǎo)線若干．(1)為了達(dá)到上述目的，請將圖甲連成一個完整的實(shí)驗(yàn)電路圖．(2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖象，由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00V時(shí)，太陽能電池的電阻________(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80V時(shí)，太陽能電池的電阻約為________Ω．12．在一次探究小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，所用的器材有：燈泡L、量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V、直流電源E、滑動變阻器R、開關(guān)S和導(dǎo)線若干．(1)若要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化，則應(yīng)選擇下列電路中的哪一個進(jìn)行測量（）(2)(多選)A同學(xué)利用所選擇的電路圖，采用正確的測量方法，得到了所測燈泡L的伏安特性曲線如圖所示，P為曲線上的一點(diǎn)，PN為圖線上P點(diǎn)的切線，則下列說法正確的是（）A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小C．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為5.33ΩD．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為16Ω(3)B同學(xué)利用所選擇的電路采用正確的方法，分別測出了兩只燈泡L1和L2的U-I圖象如圖甲中曲線所示．然后將燈泡L1和L2與電池組(電動勢和內(nèi)阻恒定)連成如圖乙所示的電路．將開關(guān)與燈泡L1接通時(shí)，理想電流表的示數(shù)為0.3A；開關(guān)與燈泡L2接通時(shí)，理想電流表的示數(shù)為0.6A．該同學(xué)利用理想電流表的示數(shù)，結(jié)合燈泡L1和L2的U-I圖象，得出該電池組的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)13．某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表(量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動勢5V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示．圖(a)圖(b)由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻__________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)．(3)用另一電源E0(電動勢4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率．閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為__________W，最大功率為________W．(結(jié)果均保留兩位