高中物理选修31课时作业5实验测绘小灯泡的伏安特性曲线.docx
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高中物理选修31课时作业5实验测绘小灯泡的伏安特性曲线
实验:
测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.有一未知电阻Rx,为较准确地测出其阻值,先后用图1中甲、乙两种电路进行测试,利用甲图测得的数据是“2.8V 5.0mA”,而用乙图测得的数据是“3.0V 4.0mA”,那么该电阻测得的较为准确的情况是( )
图1
A.560Ω,偏大B.560Ω,偏小
C.750Ω,偏小D.750Ω,偏大
2.要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作.已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5V);
电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);
电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);
电键一个、导线若干.
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号).
A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号).
3.在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有:
小灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、开关S等,要求小灯泡两端电压从0开始变化.
(1)实验中滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”).
(2)某同学已连接如图2所示的电路,在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正.
图2
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
4.图3是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.
图3
图4
(1)根据图3画出实验电路图;
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图4中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V.所示读数为:
①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________.
5.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的实验器材有:
(A)电压表V(量程6V,内阻20kΩ);
(B)电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω);
(C)电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω);
(D)变阻器R1(0~1000Ω,0.5A);
(E)变阻器R2(0~20Ω,2A);
(F)学生电源E(6~8V),开关S及导线若干.
实验中要求在电压表0~6V范围内读取并记录下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,则上述器材中:
(1)电流表应选________,变阻器应选________;
(2)请在方框中画出实验原理图;
(3)根据实验原理图,用笔画代替导线将图5中的实物连接成实验电路.
图5
6.如图6甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.
(1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图_______,简要说明理由:
_____________________________________________
________________________________________________________________________.
(电源电压为9V,滑动变阻器的阻值为0~100Ω)
(2)在如图丁所示的电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω.由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为______V;电阻R2的阻值为________Ω.
甲
乙 丙 丁
图6
7.在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,所用器材有:
电动势为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据,如图7是没有连接完的实物电路.(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)
图7
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)连好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表几乎不偏转,则故障的原因可能是__________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,在要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向________端滑动(选填“左”“右”);
(4)图线是曲线而不是过原点的直线,原因是_________________________________
________________________________________________________________________.
[答案]精析
1.D [由于
=
<
=
,即电流表的变化大,电压表的分流作用大,根据试触法的原则,可知用安培表内接法比较准确,用题图乙电路,此时电阻为R=
=
=750Ω.在电流表的内接法中,测量值大于真实值,故选D.]
2.
(1)A
(2)B
[解析]
(1)根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”,而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器,故选A.
(2)在
(1)中已经明确了控制电路,继续要选择电流表的接法,题中
=
=3,而
=
=200,可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显,故而应选择电流表的外接法,综上可知电路图应选用图B.
3.
(1)分压
(2)①开关S不应闭合,应处于断开状态
②滑动变阻器滑动触头P位置不当,应将其置于b端
4.
(1)见[解析]图
(2)①0.10A ②0.24A
③2.00V ④0.27V 8.3Ω(8.3±0.1Ω均可) 2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)[如填为2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)
8.3Ω(8.3±0.1Ω均可)也行]
[解析]
(1)由实物连接图可知电路图如图所示.
(2)电流表量程为0.6A时,最小刻度为0.02A,读数读到小数点后两位,所以①表示数为0.10A,②表示数为0.24A;电压表量程为3V,最小刻度为0.1V,应估读到0.01V,所以③表示数为2.00V,④表示数为0.27V,根据欧姆定律R1=
=
≈8.3Ω,R2=
=
Ω=2.7Ω.
5.
(1)A2 R2
(2)如图所示
(3)如图所示
6.
(1)乙 图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压
(2)5.2 111.8
[解析]
(1)图乙的滑动变阻器用的是分压式接法,加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压,从而能够得到完整的I-U图线,故选图乙.
(2)通过R1的电流为I1=
=
A=36mA,通过热敏电阻的电流I2=I-I1=(70-36)mA=34mA,由题图甲可知热敏电阻两端的电压为5.2V,电阻R2=
Ω≈111.8Ω.
7.
(1)连线如图
(2)c段导线断路或灯泡损坏 (3)右 (4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大
[解析]
(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法,这样能使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大,小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大,而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表和灯泡的左端连接好,只能将电压表与灯泡直接并联,采用电流表的外接法,这样误差较小.
(2)由于整个电路分成两条支路,电压表这条支路无故障,而灯泡这个支路出故障,只能是灯泡的灯丝断了或c段导线断路所致,导致电压表直接接入干路,电阻过大,滑动变阻器无法控制电流,电流表示数没变化.
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,要增大电压必须调节滑动变阻器,让滑动变阻器分压给灯泡的电压增大,所以P要向右滑动.
(4)从伏安特性曲线可以看出,电压升高时,小灯泡的功率增大,电压示数与电流示数的比值增大,故曲线表达了小灯泡的电阻随着温度升高而增大.
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