第课时 实验二:描绘小电珠的伏安特性曲线
1.(2012年安徽卷)如图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡额定电压为2.5 V.
(1)完成下列实验步骤:
①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片, ;?
②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, ;?
③断开开关,……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图.
解析:(1)①在分压电路中为了保护灯泡所在支路,开关闭合前,滑动变阻器与灯泡所在支路并联部分的电阻为零,因此滑片应靠近左端.
②必须测多组数据,并且使小灯泡两端电压达到额定电压,才能测绘小灯泡的伏安特性曲线.
(2)如图所示.
答案:(1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱
②增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到其额定电压
(2)图见解析
2.(2012济南一模)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,提供的实验器材有
A.小灯泡(额定电压为3.8 V,额定电流约为0.3 A)
B.电流表A(0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω)
C.电压表V(0~6 V,内阻约为5 kΩ)
D.滑动变阻器R1(0~10 Ω,2 A)
E.滑动变阻器R2(0~100 Ω,0.2 A)
F.电源(6 V,内阻不计)
G.开关及导线若干
(1)实验中滑动变阻器选 (填“R1”或“R2”).?
(2)该同学设计了实验测量电路,通过改变滑动变阻器滑片的位置,使电流表的读数从零开始变化,记录多组电压表的读数U和电流表的读数I.请在图(甲)中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.
(3)该同学根据实验数据作出了如图(乙)的UI图像,根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变”).?
解析:(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压和电流从零开始,采用分压电路,滑动变阻器阻值小的便于调节,故选R1;又R2的额定电流为0.2 A,小于小灯泡的额定电流,用R2测不出完整的伏安特性曲线,故不能选R2,只能选R1.
(2)由于小灯泡的电阻很小,故应采用电流表外接法.因要求小灯泡两端的电压能在0~3.8 V范围内连续变化,故滑动变阻器采用分压式接法.
(3)由UI图像的斜率增大可判定,小灯泡的电阻随电流的增大而增大.
答案:(1)R1 (2)如图所示
(3)增大
3.某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据:
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.60
3.00
I/A
0.020
0.060
0.100
0.140
0.170
0.190
0.200
0.205
灯泡发
光情况
不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
(1)在图上画出IU图线.
(2)在图线上可以看出,当功率逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是 .?
(3)这表明灯丝的电阻随温度升高而 .?
解析:(1)根据表中的数据,在坐标纸上找出对应的点,连成圆滑的曲线,即IU图线.(2)在IU图线中,任一点与原点连线的斜率的倒数即为这一状态的电阻值,即R=,从图线看出斜率越来越小,其倒数越来越大,即灯丝电阻随功率增加而变大,或者说随温度升高而变大.
答案:(1)如图
(2)开始不变,后来逐渐变大 (3)增大
4.(2012台州中学检测)某同学测绘标有“4.8 V,0.3 A”小灯泡的电功率随电压变化的图像,要使小灯泡两端电压从0至4.8 V连续变化,为了使测量尽可能地准确,除了导线和开关外,可供选择的仪器还有
A.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω
B.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω
C.电压表:量程0~6 V,内阻约为2 kΩ
D.电压表:量程0~15 V,内阻约为4.5 kΩ
E.滑动变阻器:阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A
F.滑动变阻器:阻值范围0~2 kΩ,额定电流0.5 A
G.电池组:电动势6 V,内阻约为1 Ω
(1)选用的器材代号为 ;?
(2)在下面虚线框中画出实验电路图;
(3)如果根据实验测量的数据描出PU图线如图所示,则小灯泡在1.5 V电压下的电阻值为R= Ω.?
解析:(1)根据小灯泡的额定电压为4.8 V,额定电流为0.3 A,电压表选择C,电流表选择A.由于使小灯泡两端电压由0至4.8 V连续变化,应采用分压电路,滑动变阻器阻值不宜太大,应选E;
(2)小灯泡正常发光时的电阻R== Ω=16 Ω,>,因此选用电流表外接法,电路如图所示;
(3)由图像可得小灯泡在电压为1.5 V时功率为1.0 W,故此时小灯泡的电阻为R==2.25 Ω.
答案:(1)ACEG (2)图见解析 (3)2.25
5.(2013南充高中月考)小灯泡灯丝的电阻会随灯丝温度的变化而变化,因而引起功率变化.一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材是:电压表(0~3 V,约3 kΩ),电流表(0~0.6 A,约0.1 Ω),电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干.实验时,要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压.
(1)在虚线框内画出实验电路图
(2)根据实验测得数据描绘出如图所示的UI图像,由此可知,小灯泡电阻R随温度T的关系是:温度T越高,电阻R (填“越大”、“越小”或“不变”).?
(3)如果一电池的电动势2 V,内阻2.5 Ω.请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端, 小灯泡的实际功率是 W.(结果请保留两位有效数字)?
解析:(1)要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压,所以滑动变阻器采用分压式连接;小灯泡的电阻较小,伏安法采用电流表外接法.
(2)电压越高,小灯泡温度T越高,根据UI图像可知,电阻R越大.
(3)电池的电动势2 V,内阻2.5 Ω,在小灯泡的UI图像上作出电池的UI图像,如图所示,两线交点的电压、电流值为小灯泡实际的电压、电流值,可得U=1.02 V,I=0.39 A,所以实际功率P=UI≈0.40 W.
答案:(1)实验电路图如图所示
(2)越大
(3)0.40(0.38~0.43均可)
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