2018秋(粤教版)高中物理选修3-1检测：第二章第十节实验：描绘小灯泡的伏安物性曲线

第二章电路
第十节实验：描绘小灯泡的伏安物
性曲线
1．下图为某同学测绘额定电压为2.5 V小灯泡的I－U图线实验电路图．
(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将下图中的实验电路连接成完整的实验电路．
(2)开关S闭合之前，上图中滑动变阻器的滑片应该置于
________(填“A端”“B端”或“AB正中间”)．
解析：(1)在连接滑动变阻器为分压接法的实物电路中，最好先将变阻器电阻丝上两接线柱串联入电路，然后再连接分压部分(电流表与灯泡串联后与滑动变阻器部分电阻并联，电压表并联在灯泡两端)．
(2)在闭合S前，应使灯泡两端电压最小，以保护灯泡，所以滑
片应置于A.
答案：(1)连接电路如下图
(2)A端
2．图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．
(1)根据图1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2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：
①________、②________、③________、④________．两组数据得到的电阻分别为________和________．
解析：(1)图见答案．
(2)由题图2可知，量程为0.6 A 的电流表的分度值为0.02 A ，采用“半格估读法”，①的读数为0.10 A ，②的读数为0.24 A ；量程
为3 V 的电压表的分度值为0.1 V ，应采用“估读”法，故③、④110的读数分别为2.00 V 与0.27 V ．因小灯泡通过的电流随其两端电压
的增大而增大，故①与④、②与③分别对应，由欧姆定律R ＝可得，
U I 两组数据求得的电阻分别为R 1＝ Ω＝8.3 Ω、R 2＝ Ω＝2.7 2.000.240.270.10Ω.
答案：
如图所示
(2)①0.10 A ②0.24 A ③2.00 V ④0.27 V (8.3±0.1)Ω　(2.7±0.1)Ω[如填为“(2.7±0.1)Ω　(8.3±0.1)Ω”也行]
3．有一个小灯泡上标有“3.5 V 1.5 W ”的字样，现要描绘这个灯泡的伏安特性图线．有下列器材供选用：
A ．电压表(0～5 V ，内阻约为10 kΩ)
B ．电压表(0～15 V ，内阻约为20 kΩ)
C ．电流表(0～0.3 A ，内阻约为1 Ω)
D ．电流表(0～0.6 A ，内阻约为0.4 Ω)
E ．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F ．学生电源(直流6 V)，还有电键、导线若干
(1)实验中所用电压表应选用__________，电流表应选用
________．
(2)实验时要求尽量减小实验误差，测量电压从零开始多取几组
数据，请将下图中实物连接成满足实验要求的测量电路．
(3)某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图所示)，若用电动势为3 V 、内阻为2.5 Ω的电源给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是________W.
解析：(1)因灯泡的额定电压为3.5 V ，为保证安全选用的电压表量程应稍大于3.5 V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用0～5 V 的电压表，故选A ；由P ＝UI 得，灯泡的额定电流I ＝＝≈0.43 A ，故电流表应选择0～0.6 A 的量程，故选D ；(2)P U 1.53.5由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能
采用滑动变阻器分压接法，灯泡的电阻约为R ＝＝8.2 Ω，跟电流U 2P 表内阻接近，所以用电流表外接法．(3)当灯泡接入电动势为3 V 、内阻为2.5 Ω的电源中时，由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir 得U ＝3－2.5I .画出U －I 图象，与该小灯泡的伏安特性曲线的交点表示该灯泡接入电路中的电压和电流，由图读出通过灯泡电流为0.4 A ，两端电压为2.0 V ，所以功率为0.8 W.
答案：(1)A　D　(2)如图所示　(3)0.80(0.78～0.82)
4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线
a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示的方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表都已调零．闭合开关后：
(1)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为________．
(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线为________．
(3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为__________．解析：(1)电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，说明电压表与小灯泡没有并联好(可能是d、h导线断路)，但电压表又与其他部分组成了闭合电路，故断路的导线只可能是d.(2)小
灯泡亮，但电压表的示数为零，同样说明电压表与小灯泡没有并联
好(可能是d、h导线断路)，但电流表有示数说明d未断路，故断路的导线只可能是h.(3)反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，说明滑动变阻器在实际电路
中没有起到如连接电路中应起到的分压作用，而仅起到限流作用，
故可断定断路的导线为g.
答案：(1)d　(2)h　(3)g
5．某实验小组要描绘一个标有“3.8 V　1 W”的小灯泡R L的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些
器材可供选择：
A．电压表V(量程5 V，内阻约为5 kΩ)
B．直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)
C．电流表A1(量程250 mA，内阻约为2 Ω)
D．电流表A2(量程500 mA，内阻约为1 Ω)
E．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω)
F．滑动变阻器R2(阻值0～200 Ω)
(1)为了使调节方便，测量的准确度较高，应选用电流表为
____________；滑动变阻器为____________(填写仪器符号)．
(2)要求实验中小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小．请你为该实验小组设计电路图，并在图中标出器材的符号，画在下面方框中．
(3)某小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后，合上电键，慢慢增大小灯泡的电压，发现刚开始时两电表均有读数，但小灯泡不会发光，请简要分析原因：__________________________
______________________________________________________.
解析：(1)小灯泡的额定电流I ＝＝ A ≈263 mA ，电流表量P U 13.8程应大于灯泡额定电流，应选A 2，分压接法中为方便调节，通常选择阻值较小的滑动变阻器，所以选R 1.(2)滑动变阻器分压接法；电流表外接．
答案：(1)A 2　R 1
(2)
见下面电路图
(3)刚开始通过小灯泡的电流很小时，根据焦耳定律Q ＝I 2Rt 可知，灯丝发出的热量还不能使它的温度上升得足够高，因此它不亮。