2017-2018學年度高中物理 第二章 直流電路 第1節(jié) 歐姆定律 第2課時 學生實驗 描繪小燈泡的伏安特性曲線課時訓練【含解析】教科版選修3-1

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1、 第2課時　學生實驗:描繪小燈泡的伏安特性曲線 1.在描繪小燈泡的伏安特性曲線時,采用如圖所示的電路,實驗中發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片時,電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動,下列原因可能的是(　C　) A.燈泡中燈絲已燒斷 B.滑片接觸不良 C.燈泡內部短路 D.滑動變阻器A端接觸不良 解析:由題圖知,若電壓表的電阻無窮大,移動滑片時,因電流表示數(shù)有變化,故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點,選項A錯誤;若滑片接觸不良,電路中不可能有電流,選項B錯誤;若滑動變阻器A端接觸不良,滑片移動時電流表和電壓表讀數(shù)均變化,選項D錯誤;若燈泡內部短路則燈泡兩端電壓為零,電壓表指針不動,移動

2、滑片時,只有電流表指針變化,選項C正確. 2.為探究小燈泡L的伏安特性,連好圖(甲)所示的電路后閉合開關,通過移動變阻器的滑片,使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大,直到小燈泡正常發(fā)光,由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的IU 圖像應是圖(乙)中的(　C　) 解析:小燈泡中的電流逐漸增大時其溫度升高,導致電阻R增大.只有C選項對. 3.(2015浙江卷,22)圖(甲)是小紅同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖. (1)根據(jù)圖(甲)畫出實驗電路圖; (2)調節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖(乙)中的①,②,③,④所示,電流表量程為0.6 A,電壓

3、表量程為3 V.所示讀數(shù)為:①　　　　　、②　　　　　　、③　　　　　、④　　　　　.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為　　　　和　　　　. 解析:(1)如圖所示 (2)由圖(乙)可知,量程為0.6 A的電流表①的讀數(shù)為0.10 A,②的讀數(shù)為0.24 A;量程為3 V的電壓表的分度值為0.1 V,③,④的讀數(shù)分別為2.00 V與0.27 V.因小燈泡通過的電流隨其兩端電壓的增大而增大,故①與④,②與③分別對應,故由歐姆定律R=UI可得由兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為R1=0.270.1 Ω=2.7 Ω,R2=2.000.24 Ω≈8.3 Ω. 答案:(1)圖見解析 (2)①0.10 A?、?.2

4、4 A?、?.00 V?、?.27 V 2.7(0.1)Ω　8.3(0.1)Ω[如填為8.3(0.1)Ω　2.7(0.1)Ω也行] 4.在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中,用導線a,b,c,d,e,f,g和h按圖所示方式連接電路,電路中所有元器件都完好,且電壓表和電流表已調零.閉合開關后: (1)若電壓表的示數(shù)為2 V,電流表的示數(shù)為零,小電珠不亮,則斷路的導線為　　　　. (2)若電壓表的示數(shù)為零,電流表的示數(shù)為0.3 A,小電珠亮,則斷路的導線為　　　　. (3)若反復調節(jié)滑動變阻器,小電珠亮度發(fā)生變化,但電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零,則斷路的導線為　　　　. 解析:將

5、實物圖轉化成電路圖,如圖所示. (1)電壓表有示數(shù)說明電壓表與供電電路相連,而小電珠不亮,故d導線斷. (2)電壓表示數(shù)為零,電流表示數(shù)為0.3 A,則電壓表與電源斷開,故h導線斷. (3)無論如何調節(jié)滑動變阻器,電壓表、電流表示數(shù)不能調為零,說明變阻器不為分壓式接法,但小電珠仍亮且亮度發(fā)生變化,故g導線斷. 答案:(1)d　(2)h　(3)g 5.某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線,可供選用的器材如下: 小燈泡L,規(guī)格“4.0 V　0.7 A”; 電流表A1,量程0～3 A,內阻約為0.1 Ω; 電流表A2,量程0～0.6 A,內阻r2=0.2 Ω; 電壓表V

6、,量程0～3 V,內阻rV=9 kΩ; 標準電阻R1,阻值1 Ω; 標準電阻R2,阻值3 kΩ; 滑動變阻器R,阻值范圍0～10 Ω; 學生電源E,電動勢4.5 V,內阻不計; 開關S及導線若干. (1)甲同學設計了如圖1所示的電路來進行測量,當通過L的電流為0.46 A時,電壓表的示數(shù)如圖2所示,此時L的電阻為　　　　Ω; (2)乙同學又設計了如圖3所示的電路來進行測量,電壓表指針指在最大刻度時,加在L上的電壓值是　　　　V; (3)學習小組認為要盡量完整地描繪出L完整的伏安特性曲線,需要重新設計電路.請你在乙同學的基礎上利用所提供器材,在圖4所示的虛線框內補畫出實驗電路圖,

7、并在圖上標明所選器材代號. 解析:(1)電壓表示數(shù)2.30 V,R=2.300.46 Ω=5 Ω. (2)UL=3.009 000(9 000+3 000)V=4 V. (3)準確地描繪出L完整的伏安特性曲線,需要將電流、電壓調節(jié)達到小燈泡的額定值.測量時0～3 A電流表不能使用,0～3 V電壓表和0～0.6 A電流表量程不夠必須改裝;將電壓表和R2串聯(lián),剛好滿足0～4 V量程(小燈泡額定電壓為4 V);電流表A2與R1并聯(lián)即可將電流表量程擴至0～0.72 A,兩表改裝完畢之后,再考慮內、外接的問題,由于改裝后的電壓表量程最大值剛好等于小燈泡額定電壓,也就不適于將改裝后的電流表內

8、接,否則電壓表會超量程.電流表應采用外接法,如圖所示. 答案:(1)5　(2)4　(3)見解析 6.發(fā)光晶體二極管是用電器上做指示燈用的一種電子元件.它的電路符號如圖(甲)所示,正常使用時,帶“+”的一端接高電勢,帶“-”的一端接低電勢.某同學用實驗方法探究二極管的伏安特性,現(xiàn)測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如表所示. U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 U/V 2.0 2.4 2.6 2.8 3.0 I/mA 13.0 19.0 24.0 30.0 37.0 (1)在圖

9、(乙)的虛線框內畫出實驗電路圖.(除電源、開關、滑動變阻器外,實驗用電壓表:內阻RV約為10 kΩ,電流表:內阻RA約為 100 Ω) (2)在圖(丙)中用描點法畫出二極管的伏安特性曲線. (3)根據(jù)(2)中畫出的二極管的伏安特性曲線,簡要說明發(fā)光二極管的電阻與其兩端電壓的關系　 . 解析:(1)同時測定二極管上的電流和電壓時,由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù),可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的,變化的范圍大約在100～500 Ω之間,故電流表的內阻對測量結果影響較大,利用電流表外接法誤差較小.測量數(shù)據(jù)應從0開始,滑動變阻器采用分壓式接法,才能得到足夠多的數(shù)據(jù). 實驗電路圖如圖所示. (2)將表格提供的數(shù)據(jù)在圖中描點,平滑連接各點可畫出IU圖線.伏安特性曲線如圖所示. (3)發(fā)光二極管的電阻隨其兩端電壓的增大而呈現(xiàn)非線性減小. 答案:見解析 5