2014高考物理压轴题：实验描绘小电珠的伏安特性曲线

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2014挑战高考物理压轴题

实验描绘小电珠的伏安特性曲线

1.有一个额定电压为2.8 V，功率约为0.8 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图象，有下列器材供选用：

A.电压表(0～3 V，内阻6 k)

B.电压表(0～15 V，内阻30 k)

C.电流表(0～3 A，内阻0.1 )

D.电流表(0～0.6 A，内阻0.5 )

E.滑动变阻器(10 ，2 A)

F.滑动变阻器(200 ，0.5 A)

G.蓄电池(电动势6 V，内阻不计)

(1)用如上图所示的电路进行测量，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)通过实验测得灯泡的伏安特性曲线如上图，由图象得灯泡在正常工作时的电阻为________(取整数).

(3)若将此灯泡与电动势6 V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为______(取整数)的电阻.

2.某同学通过连接下图(a)实验器材来描绘额定电压为2.0 V，额定功率为1.0 W的小灯泡L的U-I图象(要求L的电流从零开始)，其中电源电动势为3 V.

(1)该同学有两条连线是错误的，请在图(a)中对错线打，并画出正确连线.

(2)他根据实验数据，计算并描绘出U-I图象如图(b)所示.由图象可知，当所加电压为0.8 V时，灯丝电阻为____，灯泡实际消耗的电功率为________W (计算结果保留2位有效数字)

3.一研究小组通过实验描述一只标有3 V、0.6 W的伏安特性曲线，实验时，要求小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大.

(1)他们应选用上图中________图所示电路进行实验.

(2)若灯泡正常发光时的电阻为R1，发光较暗时的电阻为R2，根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系是R1________R2(填大于等于或小于).

4.一个标有3.8 V,0.3 A字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有下列实验器材：

器材名称代号参数电池组

电压表

电流表 E

A1 电动势9 V，内阻0.5

量程0～5 V，内阻2.0 k

量程0～15 V，内阻3.0 k

量程0～0.3 A，内阻2.0 电流表

滑动变阻器 A2

R1 量程0～6 A，内阻0.4

0～10 ，额定电流2 A 滑动变阻器

固定电阻

开关

导线 R2

M 0～100 ，额定电流0.5 A

5 ，额定电流5 A

一个

若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确.

(1)现有下图所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有________.

(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表________，电流表________，滑动变阻器________.(填器材名称代号)

(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I-U图象，如上图所示，试根据图象中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为________、________.

5.在描绘小电珠的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干.

(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表________倍率的电阻挡(请填写1、10或100调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲所示，结果为________ .

(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线.

(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于________端，为使小电珠亮度增加，P应由中点向________端滑动.

(4)下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写ab、bc、cd、de或ef).

数据点 a b c d e f U/V 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244

1.解析：(1)由于电流和电压均从0开始调起，故电流表、电压表要选择低量程的;而滑阻器要选择低量程的，因低阻值滑动变阻器耐流大，易调节.(2)灯泡正常工作时的电压为U=2.8 V，结合图象可取得额定电流为I=0.28 A，故灯泡电阻R灯==10 .(3)根据E=I(R灯+R)，得：R=-R灯11 .

答案：(1)A D E (2)10 (3)11

2.解析：(1)由于小灯泡额定电压为2.0 V，额定功率为1.0 W，则额定电流为0.5 A.因此选择电压表的量程为3 V，电流表的量程为0.6 A.正确的修改图如下：

(2)结合图象，当电压取0.8 V时，电流为I=0.35 A，所以灯泡灯丝电阻R灯=2.3 ，实际消耗的电功率为P=UI=0.28 W.

答案：(1)见解析 (2)2.3 (2.2～2.4)

0.28(0.27～0.29)

3.(1)A (2)大于

4.解析：(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，a、b图错误，c图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选d图.

(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有3.8 V,0.3 A，所以，电压表选择V1;电流表选择A1;滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器R1.

(3)根据R=得A点电阻为6.3 (结果为5.9～6.5 都正确);B点电阻为10 .

答案：(1)d图 (2)V1 A1 R1 (3)6.3 10

5.解析：(1)小电珠(2.5 V,0.6 W)对应电阻为 =10.4 ，电阻十几欧，所以选1挡.(2)电流表的电阻只有几欧，与电压表几千欧相比，小电珠的电阻算小电阻，所以电流表必须外接，伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与电源采用分压接法.(3)从a端开始，电压为零，向b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大.(4)ab之间电流增加了0.122 A，其他段电流增加了0.03 A左右.所以需要在ab之间将电流分为0.030 A、0.060 A、0.090 A，分别测出相应的电压值.

答案：(1)1 7.5 (2)如上图所示 (3)a b (4)ab

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