- 描绘小电珠的伏安特性曲线
- 共78题
图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。
（1）完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ；
③断开开关，…… 。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
（2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
正确答案
（1）①使它靠近变阻器左端的接线柱
②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压
（2）如图所示。
解析
（1）①接通电路前，小灯泡中的电流应调到最小，以保证用电器安全；②由于要描绘小灯泡的伏安特性曲线，所以要取多组测量值，包括其额定值。
（2）电压电流的测量值要从0开始，所以实验电路应连成分压式；且满足电压表内阻远大于灯泡电阻，所以采用电流表外接形式。
知识点
（1）某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动，质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影，用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落。A球落到地面N点处，B球落到地面P点处，测得mA＝0.04 kg，mB＝0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是______ s，A球落地时的动能是______J，（忽略空气阻力，g取9.8 m/s2）
（2）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3 A，内阻约为0.1 Ω；
电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω；
电压表V，量程3V，内阻rV＝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6 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学习小组认为要想更准确地描绘出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。
正确答案
见解析。
解析
（1）B球落到P点的时间为
（2）①电压表示数为U＝2.30V，电阻为
②由部分电路欧姆定律和串并联知识，加在L上的电压值为U＝（3＋
知识点
一、在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩码（每个钩友的质量均为m=0.1kg，取g=10m/s2），并记录绳下端的坐标X加i（下标i表示挂在绳下端钩码个数）。然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端面的坐标X减i，绳下端坐标的平均值Xi＝（X加i+X减i）/2的数据如下表：
（1）同一橡皮绳的X加i X减i（大于或小于）；
（2） 同学的数据更符合实验要求（甲或乙）；
（3）选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k（N/m）；
（4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？
二、
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流-电压的数据如下表所示：
（1）用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；
（2）为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出图线的特征，并解释形成的原因。
正确答案
见解析
解析
一、（1）小于（因为橡皮绳在伸长后不能完全恢复到原来的长度）
（2）乙（因为甲同学的数据中只有前几个数据可认为在弹性范围内）
（3）
由上表作图得
由图得
（4）尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量误差。
二、
（1）
（2）电阻随电流增大，存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同。
第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
知识点
（1）某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度，电源频率
若无法再做实验，可由以上信息推知：
①相邻两计数点的时间间隔为 
②打C点时物体的速度大小为 
③物体的加速度大小为 （用
（2）在探究小灯泡的的伏安法测电阻实验中，所用器材有灯泡I，量程恰当的电流表A和电压表
①实验中滑动变阻器应采用______ 接法（“分压”或“限流”）
②某同学已连接如题22图2所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正析之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正
a：_______________
b_________________
③分别测得两只灯泡l1和l2 的伏安特性曲线如题22图3中Ⅰ和Ⅱ所示，然后将灯泡L1、L2与电池组（电动势和内阻均衡定）连成题22图4所示电路。多次测量后得到通过l1和l2的电流平均值分别为0.30A和0.60A.
a在题22图3中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。
b由该曲线可知电池组的电动势为_________V,内阻为___________Ω(取两位有效数字)
正确答案
（1）①0.02s ②2.5 m/s ③
（2）①分压
②a.电键不应闭合，应处于断开状态 b滑动变阻器的滑动触头P位置不当，应将其置于b端 ③ 4.6V 2.7Ω
解析
（1）①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.02s。
②根据间的平均速度等于点的速度得
③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有
（2）①探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从0到额定电压变化，所以滑动变阻器必须采用分压解法。
②在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误。连好线路后在闭合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大，将分压滑动变阻器调到输出为0端，在图中是b端，以保护电源和电表。
③描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为描绘准确可以先进行理论计算，首先查出两坐标为（0.30A，3.8V）和（0.60A，3.0V），则内阻为
知识点
（1）图(a)是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。
①OD间的距离为_______cm
②图(b)是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示_______，其大小为_______m/s2（保留三位有效数字）。
（2）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，
①粗测小电珠的电阻，应选
②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图(d)完成实物图(e)中的连线。
③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于____端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_____端滑动。
④下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_____间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”）
正确答案
（1）①1.20；②加速度一半，0.933
（2）①×1、8；②图略；③a，b；④ab
解析
（1）①1cm+1mm×2.0格=1.20cm，②加速度一半，
（2）①小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为
知识点
（1）“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段己经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，己知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a＝ 线速度 v=
(2）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。
①下列做法正确的是 （填字母代号）
a.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
b.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上
c.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
d.通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要盆新调节木板倾斜度
②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上硅码的总质量（填远大于，远小于，或近似于）
③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线·设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲 m乙 μ甲 μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”)
（3）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，内阻约1Ω):
电流表（量程为0~250mA，内阻约5Ω);
电压表（量程为0~3V，内限约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 实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是＿W。
正确答案
答案：（1）
（3）① A ② B ③ 0.1
解析
（1）本题只要万有引力的基本应用。由
（2）解析：本题主要考察“验证牛顿第二定律”的实验。 ① 选择AD。 B选项错误，在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂“重物”； C选项错误，打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器。 ② 按照教材上的理论若以砝码桶及砝码作为小木块的外力，则有 a=mg M ，而实际实验过程中砝码桶及砝码也与小木块一起做匀加速运动，即对砝码桶及砝码有mg﹣T = ma，对小木块有T = Ma。综上有：小物块的实际的加速度为 a= mg (M+m) < mgM ，只有当m<<M时，才能有效的保证实验的准确性。 ③ 当没有平衡摩擦力时有：T﹣f =ma，故a= 1m T﹣μg ，即图线斜率为1 m ，纵轴截距的大小为μg 。观 察图线可知m甲小于m乙，μ甲大于μ乙
（3）解析：本题考察了“小灯泡的伏安特性曲线”的实验。 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”需要用较小的滑动变阻器，故选择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 RxRA = 15 5 = 3 ，而RVRx = 300015 = 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B选项的电路图正确。 ③ 根据图像可知，当将小灯泡接入电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端时，将小灯泡和内阻等效到坐 标纸上可知小灯泡的伏安特性曲线仍处于“线性”段，故其电阻为10Ω，代入闭合电路欧姆定律及功率计算表达式可知P实际 = (E(r+Rx ))2Rx= ( 1.5 5+10)2×10 =0.1（W）
知识点
一、（1）在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为__________________mm。
（2）在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图2所示，读数为__________________cm。
二、太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻_____________ （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为____________
三、利用图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度
a用刻度尺测出物体下落的高度
b用刻度尺测出物体下落的高度
c根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度
d用刻度尺测出物体下落的高度
以上方案中只有一种正确，正确的是 。（填入相应的字母）
正确答案
一、（1）0.617（0.616～0.619）
（2）0.675
二、（1）如图
（2）很大；1.0×103（965～1040）
三、d
解析
一、（1）0.5mm+11.7×0.01mm=0.617mm
（2）0.6cm+15×0.05mm=0.675cm
二、（1）根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，电路连接如图
（2）在电压小于2.00V时，由图可读出电流很小，由
当电压为2.80V时，根据题图读出UI，由
三、物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，ab错误。物体下落的高度是用米尺测量的，不是计算的，c错误。d为验证机械能守恒定律的实验测量方案，正确。
知识点
为探究小灯泡的电功率P 和电压U 的关系,小明测量小灯泡的电压U 和电流I,利用P =UI 得到电功率. 实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”,电源为12 V 的电池,滑动变阻器的最大阻值为10
（1）准备使用的实物电路如题 图所示. 请将滑动变阻器接入电路的正确位置. (用笔画线代替导线)
（2）现有10
（3）测量结束后,应先断开开关,拆除 两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。
（4）小明处理数据后将P、
正确答案
见解析。
解析
（1）由于要求测量多组数据，且电源电压高于小灯泡的额定电压，电路需要用滑动变阻器分压式接法。
（2）定值电阻R起到主要保护作用，如果过大则影响滑动变择期的分压效果吗。故选择10欧姆的电阻。
（3）因为电源电压过大，为保障哥哥电器元件的安全，应先拆除电池。
（4）实验描点的结果应用平滑的曲线链接。应适当调节横纵坐标，视图线分布在坐标纸的大部分空间，便于分析。
知识点
（1）（6分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：
①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为______cm。
②小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是______。（填选项前的字母）
A. 把单摆从平衡位置拉开30º的摆角，并在释放摆球的同时开始计时
B. 测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为t/100
C. 用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D. 选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小
（2）（12分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至____档进行测量。（填选项前的字母）
A. 直流电压10V
B. 直流电流5mA
C. 欧姆× 100
D. 欧姆× 1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ，在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最____端（填“左”或“右”）
Ⅱ，在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_____点至_____点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ，该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而______。（填“不变”、“增大”或“减小”）
正确答案
（1）①0.97（0.96、0.98均可）；②C
（2）①D；②Ⅰ，左；Ⅱ， 1 点至 5 点（或 5 点至 1 点）；Ⅲ，增大
解析
（1）①主尺刻度加游标尺刻度的总和等于最后读数，0.9 cm+
（2）①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12 Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡。
②开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，要有实验安全意识，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验。电表示数总调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，1点和5点间没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式与分压式接法的最显著区别。伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所以随着电压的增大，曲线斜率减小，电阻增大。
知识点
硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表的V1量程选用3V，内阻为6.0k
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示教U1、U2。
(ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1= V，可算出通过硅光电他的反向电流大小为
mA（保留两位小数）。
（ⅱ）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压UX 和通过反向电流IX（表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立IX-UX坐标系，标出了与表中前5组UX、IX数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出IX-UX图线。
（ⅲ）由IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，
IX与UX成____（填“线性”或“非线性”）关系。
正确答案
见解析。
解析
①连线如下图
② （ⅰ）1.40 0.23
（ⅱ）描点绘出IX-UX图线如下图
（ⅲ）非线性
知识点
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