- 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
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
（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
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