【创新设计】(广东专用)高考物理一轮复习方案 实验10 描绘小电珠的伏安特性曲线(含解析)

实验(十) [实验10 描绘小电珠的伏安特性曲线]
1．现要测定一个额定电压4.2 V，额定功率1.5 W的小灯泡的伏安特性曲线．现有器材：直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)；电压表(量程4.5 V，内阻约4×104Ω)；电流表A1(量程250 mA，内阻约为2 Ω)；电流表A2(量程400 mA，内阻约为1 Ω)；滑动变阻器(最大阻值约10 Ω)，开关S，导线若干．
(1)如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是________；
(2)在实线框内设计出实验电路图，要求电路图既要满足测量要求、又要误差较小；
(3)图S10－1为实验中所描述的图象，则P点所代表的状态小灯泡的电功率为________．
图S10－1,,,)}
2．描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路图如图S10－2甲所示，所用小电珠的额定电压是3.8 V.
(1)关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是( )
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
(2)根据某次实验记录的数据在坐标系中描点如图乙所示．试在坐标系中画出该小电珠的伏安特性曲线，并从图象中求出该小电珠的额定功率是______W.
图S10－2
(3)该小电珠在1 V电压下不发光，当时灯丝的实际电阻是________Ω(结果保留两位有效数字)；该小电珠在 2 V电压下开始发出微弱的黄光，当时灯丝的实际电阻又是________Ω(结果保留两位有效数字)；小电珠在不同电压下的实际电阻为什么不相同？__________________．
(4)某同学已连接如图S10－3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S10－3
3．某同学想描绘一只标称为“2.5 V，1.5 W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供下列器材：
A．电流表A1(量程3.0 A，内阻约0.2 Ω)
B．电流表A2(量程0.6 A，内阻约1 Ω)
C．电压表V1(量程3.0 V，内阻约3 kΩ)
D．电压表V2(量程15.0 V，内阻约10 kΩ)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为5 Ω，最大允许电流为2 A)
F．滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω，最大允许电流为0.5 A)
G．电源E(电动势3 V，内阻为0.25 Ω)
H．开关、导线若干
(1)为了更好地完成实验，应选择的器材为：电流表______，电压表______，滑动变阻器________；(选填器材前面的字母)
(2)请你在下面的方框中作出实验原理图；
S10－4 Ｋ
(3)正确连接电路后，该同学测出如下表所示的实验数据，请你在坐标纸上描出该灯泡的伏安特性曲线；
图S10－5
(4)该同学完成实验后，又将本实验所用器材按图S10－5所示连接，闭合开关后将滑动变阻器滑片从左向右滑动，发现小灯泡先变暗后变亮，则小灯泡最暗时的功率约为________W．(结果保留两位有效数字)
实验(十)
1．(1)A 2 (2)如图所示 (3)0.9 W
[解析] (1)额定电压4.2 V ，额定功率1.5 W 的小灯泡的额定电流为I ＝P U
＝0.357 A ＝357 mA ，故电流表需要选择量程为400 mA 的电流表A 2.
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线应该设计为分压电路，由于小灯泡电阻不大，采用电流表外接．
(3)小灯泡的电功率为P ＝UI ＝3.0×0.3 W ＝0.9 W. 2．(1)A (2)图略 1.14 W
(3)7.1 9.1 因为小电珠灯丝的电阻率随温度升高而增大 (4)A.滑动变阻器的滑片P 应滑至b 端 B ．开关S 应该断开
[解析] (1)本实验的系统误差主要是由电压表的分流引起的，A 正确；
(2)根据实验的描点，连成平滑曲线，由图线得3.8 V 电压下的电流为0.3 A ，则额定功率1.14 W.
(3)小电珠在1 V 电压下的电阻R 1＝10.14 Ω＝7.1 Ω；小电珠在2 V 电压的电阻R 2＝2
0.21
Ω＝9.1 Ω；小电珠在不同电压下温度不同，灯丝的电阻率是随温度升高而增大的；
(4)2个不当之处为：A.滑动变阻器的滑片P 应滑至b 端，B.开关S 应该断开． 3．(1)B C E (2)如图所示 (3)图略 (4)0.8
[解析] (1)电源的电动势3 V ，电压表选量程3 V 的V 1，小灯泡的额定电流I ＝P U ＝1.5
2.5
A ＝0.60 A ，电流表应选用A 2即可；由于滑动变阻器分压式连接，所以选最大阻值较小的R 1即可；
(2)电压从零开始可调，滑动变阻器采用分压式，又小灯泡额定电压下的电阻R x <R A R V ，电流表采用外接法；
(3)描点，连成平滑的直线；
(4)当滑动变阻器的滑片处于正中央时，整个电路电阻最大，电流最小，灯泡最暗，对闭合电路，灯泡两端的电压U ＝E －I (r ＋R 滑)＝3－2.5I ，在同一坐标画出U ＝E －2.5I 的图象，找到交点(0.47，1.7)，则功率P ＝0.8 W.。