实验描绘小灯泡的伏安特性曲线练习

知识点一 实验电路与器材选择

1.在“描绘标有‘9 V 5 W’小灯泡伏安特性曲线”的实验中,要求测量从0 V到9.0 V的电压下通过小灯泡的电流,实验室提供了下列器材:电流表A(量程0.6 A,内阻0.3 Ω)、电压表V(量程15.0 V,内阻10 kΩ)、滑动变阻器R(最大阻值为50 Ω)、 电源E(电动势15 V)和开关、导线若干.图LS1-1给出的测量电路图中,最合理的是( )

图LS1-1

2.为研究额定电压为2.5 V的某电阻(额定电压下的阻值约2200 Ω)的伏安特性曲线,做了如下实验: (1)为描绘该电阻的伏安特性曲线(要求电压从零开始连续变化),提供的器材如下: A.毫安表mA(量程2 mA,内阻约30 Ω) B.电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ)

C.滑动变阻器R1(阻值0~10 kΩ,额定电流0.5 A) D.滑动变阻器R2(阻值0~10 Ω,额定电流2 A) E.直流电源(电动势3 V,内阻约0.2 Ω) F.开关一个,导线若干

滑动变阻器应选用 (填器材前的字母).

(2)如图LS1-2所示的实物电路中部分导线已连接,请用笔画线代替导线将电路补充完整.

图LS1-2

3.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡规格为“6 V 3 W”,其他可供选择的实验器材有: 电压表V(量程为6 V,内阻为20 kΩ); 电流表A1(量程为3 A,内阻为0.2 Ω); 电流表A2(量程为0.6 A,内阻为1 Ω); 变阻器R1(0~1000 Ω,0.5 A); 变阻器R2(0~20 Ω,2 A);

学生电源E(6~8 V),开关S及导线若干.

实验中要求在电压表0~6 V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)请在下面的虚线框中画出实验原理图; (3)根据实验原理图,用笔画线代替导线将图LS1-3中的实物连接成实验电路.

图LS1-3

知识点二 实验数据处理与误差分析

4.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图LS1-4所示,所用小电珠的额定电压是3.8 V.关于该实验的系统误差,下列说法中正确的是( )

图LS1-4

A.系统误差主要是由电压表的分流引起的 B.系统误差主要是由电流表的分压引起的 C.系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的 D.系统误差主要是由读数时的估读引起的

5.[2017·山西大学附中期中] 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,实验室提供了小灯泡(2.5 V,0.5 A)、电流表、电压表以及滑动变阻器等实验器材.

(1)图LS1-5甲为实验中某同学连接好的实验电路图,在开关闭合后,把滑片P从A端向B端移动过程中会观察到电压表示数变_________(选填“大”或“小”).

(2)某同学由测出的数据画出I-U图像,如图乙所示,当小灯泡两端的电压为2.0 V时,小灯泡的电阻R= Ω,此时小灯泡的实际功率P= W.(结果保留两位有效数字) 图LS1-5

6.某同学用如图LS1-6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变化的图像.

图LS1-6

(1)除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择: 电流表A1(量程为100 mA,内阻约为2 Ω); 电流表A2(量程为0.6 A,内阻约为0.3 Ω); 电压表V1(量程为5 V,内阻约为5 kΩ); 电压表V2(量程为15 V,内阻约为15 kΩ); 滑动变阻器R1(阻值范围为0~10 Ω); 滑动变阻器R2(阻值范围为0~2 kΩ); 电源E1(电动势为1.5 V,内阻约为0.2 Ω); 电源E2(电动势为4 V,内阻约为0.04 Ω).

为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 ,电源应选用 .(填器材符号)

(2)在图LS1-7中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路.

图LS1-7

(3)根据实验数据,计算并描绘出的R-U图像如图LS1-8所示.由图像可知,此小灯泡在不工作时,灯丝电阻为 Ω;当所加电压为3 V时,灯丝电阻为 Ω.

图LS1-8

7.某同学在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,得到如下表所示的几组U、I数据:

编号

1 0.20

2 0.60

3 1.00

4 1.40

5 1.80

6 2.20

7 2.60

8 3.00

U/V

I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205

(1)试在图LS1-9中画出U-I图线.

图LS1-9

(2)当U<1.40 V时,灯丝电压与电流成 比,灯丝电阻 (选填“增大”“减小”或“不变”);当U>1.40 V时,灯丝的温度逐渐升高,其电阻随温度升高而 (选填“增大”“减小”或“不变”).

1.B [解析] 要求电压从0到额定电压变化,所以滑动变阻器必须采用分压接法,标有“9 V 5 W”的小灯泡在额定电压下的电阻R= Ω=16.2 Ω,因R<2.(1)D (2)如图所示

,电流表采用外接法,选项B正确.

[解析] 描绘伏安特性曲线要求电压或电流从0开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,选最大阻值较小的变阻器,因待测电阻Rx>,电流表采用内接法.

3.(1)A2 R2 (2)如图甲所示 (3)如图乙所示

[解析] (1)计算可知小灯泡的额定电流为0.5 A,因所选电流表是测灯泡中的电流,故电流表选A2,因要求电压从0开始变化,所以滑动变阻器采用分压式接法,应该选总阻值小的,选R2.

(2)小灯泡电阻小,应该采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图甲所示. (3)如图乙所示.

甲

乙

4.A [解析] 由于小电珠的电阻比较小,所以采用电流表外接法,此时电压表的测量值是准确的,但是电流表的测量值和真实值相比要大,产生系统误差的主要原因是电压表分流,A正确. 5.(1)大 (2)4.4 0.90

[解析] (1)把滑片P从A端向B端移动,PA间电阻变大,会观察到电压表示数变大. (2)由图乙可得,当小灯泡两端的电压为2.0 V时,电流为0.45 A,小灯泡的电阻R==4.4 Ω,此时小灯泡的实际功率P=UI=0.90 W.

6.(1)A2 V1 R1 E2 (2)如图所示 (3)1.5 11.5

[解析] (1)电源的电动势要略大于额定电压,所以电源应选E2;由小灯泡的标称值知其额定电流为0.3 A,故电流表应选A2;为减小读数误差,在电压表量程满足条件的前提下,应尽量选择小量程的电压表,故电压表应选V1;为了调节电压方便,应选择最大阻值较小的滑动变阻器,故滑动变阻器应选R1. (2)根据实验原理图,将实物图连接,其实验电路如图所示.

(3)小灯泡不工作时的电阻,即其两端电压像可以看出,当小灯泡两端电压为0时所

可以看出,当小灯泡两端的电压为3 V时,所对应的阻值为11.5 Ω. 7.(1)如图所示 (2)正 不变 增大

为零时的阻值,由题中的R-U图对应的阻值为1.5 Ω;由R-U图像

[解析] (1)根据给出的坐标系描点,用平滑的曲线连接,如图所示.

(2)从图像得到,当U<1.40 V时,灯泡电压与电流成正比,灯丝电阻不变;当U>1.40 V时,图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐增大,故灯丝电阻随温度的升高而增大.