高三物理-专题7《电路》实验9描绘小灯泡的伏安特性曲线复习测试.doc

实验9:描绘小灯泡的伏安特性曲线

【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6 V,3 W”,其他供选择的器材有:
电流表A1（量程3 A,内阻0.2Ω）
电流表A2（量程0.6 A,内阻1Ω）
电压表V1（量程6 V,内阻20 kΩ）
变阻器R1（0～1 000Ω,0.5 A）
变阻器R2（0～20Ω,2 A）
学生电源E（6 V）
开关S及导线若干
（1）实验中要求电压表在0～6 V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选 ,变阻器应选 .
（2）在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.

（3）以下是该实验的操作步骤
A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数（U、I）,移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组（U、I）值,共测出12组数据
B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路
C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置
D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线
以上各步骤中存在的错误或不妥之处:
.
将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来 .
（4）小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是 .
答案 （1）A2 R2
（2）外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.

（3）步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置 BCAD
（4）随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加
【例2】一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了如下实验数据:

请你完成下列工作:
（1）在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.

（2）实验过程中用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器（最大值为30Ω）、电压表（量程15 V,内阻约为104Ω）、电流表（量程0.6 A,内阻约为0.01Ω）,开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.

（3）某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:如果灯泡两端的电压增大20 V,那么灯泡中通过的电流一定不会大于0.392 A,你认为他的推论是否正确?
（4）如果把该灯泡接到电动势为6 V,内阻为10Ω（内阻恒定）的电源两端,实际消耗的功率是多少?
答案 （1）、（2）略 （3）正确 （4）0.738 W
【例3】发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用
时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.

（1）在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.（实验中所用电压表的内阻RV约为10 kΩ,电流表的内阻RmA约为100Ω）.

（2）在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的I-U图象.

（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0 V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5 V的两节干电池串联而成的.根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处于最佳状态?
答案 （1）由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100 Ω～500Ω之间,与r=1 000Ω比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须从0开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图（a）所示.

（2）将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的I-U图线,如上图（b）中的曲线所示.
（3）83.3Ω

1.（2008·上海·18）某同学利用图1所示的电路研究灯泡L1（6 V,1.5 W）、L2（6 V,10 W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定）,图2为实物图.

图1 图2
（1）他分别将L1、L2接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V时,发现灯泡均能正常发光.在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整.
（2）接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是 .
（3）现有如下器材:电源E（6 V,内阻不计）,灯泡L1（6 V, 1.5 W）、L2（6 V,10 W）、L3（6 V,10 W）,单刀双掷开关S,在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路:当单刀双掷开关S与1相接时,信号灯L1亮,右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮;当单刀双掷开关S与2相接时,信号灯L1亮,左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮.

答案 （1）如下图所示

（2）L1电阻（24Ω）比L2电阻（3.6Ω）大得多,所以L2两端分得的电压只有约0.8 V与L2的灯泡的额定电压（6 V）差别太大,故L2实际功率太小,故L2不能发光.
（3）如下图所示,当S与1接时,L1与L3串联后与L2并联,由于L1电阻远大于L3电阻,故L3分得的电压很小.L3的实际功率太小,L3不亮.满足题设要求.S与2接时,情况与接1时类似.

2.有一个小灯泡标有“6 V,0.6 W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用:
A.电压表（0～5 V,内阻10 kΩ）; B.电压表（0～10 V,内阻20 kΩ）;
C.电流表（0～0.3 A,内阻1 Ω）; D.电流表（0～0.6 A,内阻0.4 Ω）;
E.滑动变阻器（30 Ω,2 A）; F.学生电源（直流9 V）,还有开关、导线.
（1）实验中选用电压表应选 ,电流表应选 （用序号字母表示）.
（2）为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.
答案 （1）B C
（2）见右图

3.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:

（1）分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的 （填“甲”或“乙”）.

（2）在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 （填“变大”、“变小”或“不变”）.

（3）如右图所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电
动势为3 V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流
约为 A.
答案 （1）甲 （2）见右图 变大
（3）0.125
4.（2009·绥化模拟）某同学用图所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R
随电压U变化的图象.
（1）除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:
电流表:
A1（量程100 mA,内阻约2Ω）; A2（量程0.6 A,内阻约0.3Ω）.
电压表:
V1（量程5 V,内阻约5 kΩ）; V2（量程15 V,内阻约15 kΩ）.
滑动变阻器:
R1（阻值范围0～10Ω）; R2（阻值范围0～2 kΩ）.
电源:
E1（电动势为1.5 V,内阻约为0.2Ω）; E2（电动势为4 V,内阻约为0.04Ω）.
为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 ,电源 .（填器材的符号）
（2）根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为 Ω;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为 Ω,灯泡实际消耗的电功率为 W.

（3）根据R—U图象,可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的（ ）

答案 （1）A2 V1 R1 E2 （2）1.5 11.5 0.78 （3）A

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