第三讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
1．在如图所示电路中，安培表和伏特表的示数分别为10mA和2V，伏特表的内阻为1000Ω，则待测电阻Rx的真实值为( )
A．150Ω B．200Ω
C．250Ω D．300Ω
解析 IA＝＋，即10×10－3A＝A＋A
解得Rx＝250Ω.
答案 C
2．(1)为了更准确地测出某电压表内阻的大小，该同学设计了如图①、②两个实验电路．你认为其中较合理的是________(填“①”或“②”)电路．其理由是：_____________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________.
(2)用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量是__________________；用上述所测各量表示电压表内阻，其表达式应为RV＝________.
解析 本题考查的是测电阻的方法．
(1)因为通过电压表的电流很小，所以电流表的示数很小，误差很大，甚至无法读数，因此不能选用甲图．
(2)根据串联电路的分压原理，＝，解得RV＝.
答案 (1)② 因为①图中流过电流表的电流太小，读数误差比较大
(2)K2闭合前后电压表的读数U1、U2
3．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如下表所示：
电流I/mA
2.7
5.4
12.4
19.5
27.8
36.4
47.1
56.1
69.6
81.7
93.2
电压U/V
0.04
0.08
0.21
0.54
1.30
2.20
3.52
4.77
6.90
9.12
11.46
(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；
(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因．
答案 (1)
(2)电阻随电流增大
存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同
第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢
4．(1)如图①所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
(2)某同学从标称为“220V 25W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图②所示．该灯泡的阻值是______Ω，标称的额定功率为________W.
解析 (1)因为小灯泡的电阻远小于电压表内阻，所以采用外接法，需要测量多组数据和描绘图像，需要电压从0开始调节，所以为分压电流表外接法．连接如图．
(2)多用电表测量的为没有接入电路时的电阻，该电阻要比接入电路中的电阻小些，所以为25W的小灯泡．
答案 (1)见解析图
(2)160 25
5．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：
照度(lx)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻(kΩ)
75
40
28
23
20
18
(1)根据表中数据，请在给定的如图①所示的坐标系中描绘出光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线，并说明光敏电阻的阻值随光照度变化的特点．
(2)如图②所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下：
光敏电阻Rp(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．
解析 当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，即此时光敏电阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1.
答案 (1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图①所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大而非线性地减小
(2)电路原理图如图②所示．
6．太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．
(1)若要达到上述目的，请将下图连成一个完整的实验电路图．
(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图的I－U图像．由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.
解析 (1)探究I－U特性时需要多组数据，故滑动变阻器应采用分压接法．连线见答案．
(2)根据R＝，结合I－U图像可知U<2.00V时R很大；U＝2.80V时R＝Ω＝1.0×103Ω.
答案 (1)连线如图
(2)很大 1.0×103(965～1040均可)
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