2017-2018学年教科版高中物理选修3-1检测：第2章 第2

第2课时学生实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线
1.在描绘小灯泡的伏安特性曲线时,采用如图所示的电路,实验中发现移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数变化而电压表的指针不动,下列原因可能的是( C )
A.灯泡中灯丝已烧断
B.滑片接触不良
C.灯泡内部短路
D.滑动变阻器A端接触不良
解析:由题图知,若电压表的电阻无穷大,移动滑片时,因电流表示数有变化,故和电流表串联的回路中不存在断点,选项A错误;若滑片接触不良,电路中不可能有电流,选项B错误;若滑动变阻器A端接触不良,滑片移动时电流表和电压表读数均变化,选项D错误;若灯泡内部短路则灯泡两端电压为零,电压表指针不动,移动滑片时,只有电流表指针变化,选项C正确.
2.为探究小灯泡L的伏安特性,连好图(甲)所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的I U 图像应是图(乙)中的( C )
解析:小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高,导致电阻R增大.只有C选项对.
3.(2015·浙江卷,22)图(甲)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(甲)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(乙)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)如图所示
(2)由图(乙)可知,量程为0.6 A的电流表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,③,④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,故由欧姆定律R=错误！未找到引用源。

可得由两组数据得到的电阻分别为R1=错误！未找到引用源。

Ω=2.7 Ω,R2=错误！未找到引用源。

Ω≈8.3 Ω.
答案:(1)图见解析
(2)①0.10 A ②0.24 A ③2.00 V ④0.27 V
2.7(±0.1)Ω8.3(±0.1)Ω[如填为8.3(±0.1)Ω 2.7(±0.1)Ω也行]
4.在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,用导线a,b,c,d,e,f,g 和h按图所示方式连接电路,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,小电珠不亮,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,小电珠亮,则断路的导线为.
(3)若反复调节滑动变阻器,小电珠亮度发生变化,但电压表、电流表
的示数不能调为零,则断路的导线为.
解析:将实物图转化成电路图,如图所示.
(1)电压表有示数说明电压表与供电电路相连,而小电珠不亮,故d导线断.
(2)电压表示数为零,电流表示数为0.3 A,则电压表与电源断开,故h 导线断.
(3)无论如何调节滑动变阻器,电压表、电流表示数不能调为零,说明变阻器不为分压式接法,但小电珠仍亮且亮度发生变化,故g导线断. 答案:(1)d (2)h (3)g
5.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:
小灯泡L,规格“4.0 V 0.7 A”;
电流表A1,量程0～3 A,内阻约为0.1 Ω;
电流表A2,量程0～0.6 A,内阻r2=0.2 Ω;
电压表V,量程0～3 V,内阻r V=9 kΩ;
标准电阻R1,阻值1 Ω;
标准电阻R2,阻值3 kΩ;
滑动变阻器R,阻值范围0～10 Ω;
学生电源E,电动势4.5 V,内阻不计;
开关S及导线若干.
(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过L的电流为0.46 A时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为Ω;
(2)乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是V;
(3)学习小组认为要尽量完整地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所提供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.
解析:(1)电压表示数2.30 V,R=错误！未找到引用源。

Ω=5 Ω.
(2)U L=错误！未找到引用源。

×(9 000+3 000)V=4 V.
(3)准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要将电流、电压调节达到小灯泡的额定值.测量时0～3 A电流表不能使用,0～3 V电压表和0～0.6 A电流表量程不够必须改装;将电压表和R2串联,刚好满足0～4 V 量程(小灯泡额定电压为4 V);电流表A2与R1并联即可将电流表量程扩至0～0.72 A,两表改装完毕之后,再考虑内、外接的问题,由于改装后的电压表量程最大值刚好等于小灯泡额定电压,也就不适于将改装后的电流表内接,否则电压表会超量程.电流表应采用外接法,如图
所示.
答案:(1)5 (2)4 (3)见解析
6.发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如图(甲)所示,正常使用时,带“+”的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验方法探究二极管的伏安特性,现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如表所示.
(1)在图(乙)的虚线框内画出实验电路图.(除电源、开关、滑动变阻器外,实验用电压表:内阻R V约为10 kΩ,电流表:内阻R A约为100 Ω)
(2)在图(丙)中用描点法画出二极管的伏安特性曲线.
(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线,简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系 .
解析:(1)同时测定二极管上的电流和电压时,由欧姆定律分析表格中
的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100～500 Ω之间,故电流表的内阻对测量结果影响较大,利用电流表外接法误差较小.测量数据应从0开始,滑动变阻器采用分压式接法,才能得到足够多的数据.
实验电路图如图所示.
(2)将表格提供的数据在图中描点,平滑连接各点可画出I U图线.伏安特性曲线如图所示.
(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小.
答案:见解析。