教科版 (2019)必修 第三册5 实验:描绘I-U特性曲线综合训练题

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(1)闭合开关后，小灯泡不发光，电流表和电压表均无示数．小明用电压表进行电路检查．他把电压表负接线柱接在a接线柱上，将电压表正接线柱先后接b接线柱和c接线柱上时电压表示数均为3 V．当把电压表正接线柱接d接线柱时，电压表数为零，则________段电路出现了故障(选填“bc”或“cd”)，其故障是________(选填“短路”或“断路”).
(2)排除电路故障后闭合开关，滑动变阻器滑片P位于图甲所示的位置时，电压表示数如图乙所示，为使灯泡正常发光，滑动变阻器滑片P应向________端适当滑动(选填“A”或“B”).
(3)当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，为________A，小灯泡的额定功率是________W，此时小灯泡电阻为________Ω.
2．在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：
(1)如图(a)所示，已经连接了一部分电路，请将电路连接完整．
(2)合上开关后，测出9组I、U值，在I­U坐标系中描出各对应点，如图(b)所示．请在图(b)中画出此小灯泡的伏安特性曲线．
(3)与图(b)中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接近________．
A．16.7 Ω B．12.4 Ω
C．6.2 Ω
3．某同学欲测量一小灯泡2 V，1.2 W完整的伏安特性曲线：
(1)请在图1中，以笔画代替导线，完成电路图的连接．
(2)在正确完成一系列操作后得到了如图2所示的小灯泡伏安特性曲线，图中虚线为过点P(1.50，0.54)图线的切线，由图线可知该小灯泡电阻随其两端电压的升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)；当灯泡两端电压为U＝1.50 V时，其电阻为________ Ω(保留2位小数).
(3)若将该小灯泡用导线直接与一节电动势E＝1.5 V，内阻r＝1.0 Ω的干电池相连构成闭合电路，则小灯泡的实际功率P＝________W(保留2位小数).
4．在测量标有2.5 V小灯泡电阻的实验中，如图是甲同学连接好的电路．
(1)乙同学发现图1电路连接错误，只需更改一根导线即可．请你把接错的那一根导线找出来，并画上“×”，再用笔画线把它改接到正确的位置上；
(2)连线正确后，甲同学先闭合开关，再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低，实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表：
当电压表的示数为1.5 V时，电流表的示数如图2所示为________A，则此时小灯泡的电阻约为________ Ω；
(3)乙同学认为上述表格应该再加一行记录灯丝电阻平均值，这样就更完整了，你认为乙同学的想法________(选填“合理”或“不合理”).
5．某同学在探究规格为“6 V，3 W”的小灯泡I­U特性曲线的实验中：
(1)在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至哪个挡进行测量________．
A.直流电压10 V B．直流电流5 mA
C.电阻×100 D．电阻×1
(2)该同学采用如图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，额定电流1.0 A)，L为待测小灯泡， V为电压表(量程6 V，内阻20 kΩ)，A为电流表(量程0.6 A，内阻1 Ω)，E为电源(两极间电压8 V)，S为开关．
①在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于哪一端________？
②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关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，其原因可能是哪一条导线没有连接好________？(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，请用图甲中的数字说明存在断路的导线，如“2点至3点的导线”)
③排除故障后进行实验，该同学描绘出的小灯泡的I­U特性曲线如图乙所示，则可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而怎样变化________？原因是什么________________________________________？
6．某同学通过实验来测绘小灯泡的I­U图像．所用器材如下：
待测小灯泡一只，额定电压为2.5 V，电阻约几欧姆；
电压表一个，量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
电流表一个，量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω；
滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干．
(1)请在图甲中补全实验的电路图；
(2)图甲中开关S闭合之前，为了保证电路安全，应把滑动变阻器的滑片置于________(选填“A”或者“B”)；
(3)实验测得小灯泡两端电压为2.5 V时，电流表示数如图乙所示为________A；
(4)测绘的小灯泡I­U图像如图丙所示，小灯泡的电阻随电压增大而________(选填“增大”“减小”或者“不变”).
7.为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
A.小灯泡(额定电压4 V，额定电流600 mA)
B．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)
C．电压表 V(量程0～6 V，内阻约为10 kΩ)
D．滑动变阻器R1(0～10 Ω，2.0 A)
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1.0 A)
F．直流电源E(电压约4 V)
G．开关、导线若干
(1)实验中滑动变阻器应选用________(填器材代号).
(2)小张选好器材后，按照实验要求连接电路，如图所示，闭合开关前，小明发现电路中存在两处不恰当的地方，分别是：①________；②________．
(3)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压表和电流表的示数改变，但均不能变为零．由此可以推断电路中可能是导线________断路(填导线代号).
8．某校中学物理科技小组要描绘一个标有“3 V，0.8 W”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差．可供选用的器材除导线、开关外，还有：
A．电池组(电动势为4.5 V)
B．电流表(量程为0～300 mA，内阻约为1 Ω)
C．电流表(量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω)
D．电压表(量程为3 V，内阻约为3 kΩ)
E．滑动变阻器(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.1 A)
F．滑动变阻器(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A)
(1)为了完成该实验，需要选择合适的器材，电流表应该选择________(选填“B”或“C”)，滑动变阻器应该选择________(选填“E或F”).
(2)实验电路应选用下图中的________(填选项字母).
(3)从图乙可知，当灯泡两端电流为0.26 A时，小灯泡的电阻等于________Ω.(结果保留两位有效数字).
9．某同学用如图1所示的电路描绘一个标有“3 V 0.25 A”小灯泡的伏安特性曲线．他已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；开关一个、导线若干．
(1)实验中所用的滑动变阻器应选择下面两种中的________(填数字代号).
①滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A)
②滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)
(2)在图2中他已经连接了一部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连线补充完整．
(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于________端(选填“a”或“b”).
(4)为了得到伏安特性曲线，他以电压表的读数U为横轴，以电流表的读数I为纵轴，将实验中得到的多组数据进行了描点，如图3所示，请你帮他完成I­U图像．
(5)由实验得到的伏安特性曲线可以看出小灯泡的电阻随电压的增大而________．
课时素养评价14 实验：描绘I­U特性曲线
1．解析：(1)他把电压表负接线柱接在a接线柱上，将电压表正接线柱先后接b接线柱和c接线柱上时电压表示数均为3 V，说明bc电路没有出现开路；当把电压表正接线柱接d接线柱时，电压表示数为零，则说明cd段电路出现了断路．(2)电压表示数没有达到额定电压，则要使灯泡两端电压增加，由串联电路，电压与电阻成正比可知，可以减小滑动变阻器两端的电压来增加灯泡两端的电压，即滑动变阻器滑片P向A端滑动．(3)由图丙得电流表示数0.30 A，小灯泡的额定功率是P＝UI＝0.75 W，小灯泡电阻为R＝ eq \f(U,I)≈8.3 Ω.
答案：(1) cd 断路 (2)A (3)0.30 0.75 8.3
2．解析：(1)测绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，故滑动变阻器应采用分压接法；小灯泡的电阻较小，故电流表应采用外接法，实物电路图如图所示．
(2) 用平滑曲线连接I­U图中各点(明显偏离的点舍去)，可得小灯泡的伏安特性曲线，如图所示．
(3)图中P点对应的电压U＝1.40 V，电流I＝0.225 A，此时小灯泡电阻等于电压与电流的比值，即R＝ eq \f(U,I)＝6.22 Ω，C正确．
答案：(1)见解析 (2)见解析 (3)C
3．解析：(1)由所给小灯泡参数可估算其电阻在3 Ω左右，电压表的内阻远大于小灯泡的阻值，故电流表应“外接”．要测定“完整”伏安特性曲线，小灯泡两端电压需从零调起，所以滑动变阻器应采用“分压”式接法．所以电路连接如图所示；
(2)由电阻的定义式R＝ eq \f(U,I)并结合图2可知，当小灯泡两端电压增大时，其电阻亦增大；当小灯泡两端电压为1.50 V时，其电流为I＝0.54 A，所以此时小灯泡的电阻为R＝ eq \f(U,I)＝ eq \f(1.50,0.54)＝2.78 Ω.(3)由U＝1.50－1.0·I可知，在图2中过(1.50，0)、(0.75，0.75)两点画一条直线即“电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω”的电源的工作曲线，其与小灯泡的伏安曲线的交点为(1.06，0.44)，即将小灯泡与电池直接连接时小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流．所以，此时小灯泡的功率为P＝UI＝1.06×0.44＝0.47 W.
答案：(1)见解析 (2)增大 2.78 (3) 0.47(0.45～0.49均可)
4．解析：(1)伏安法测小灯泡电阻时应使电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，并且连接时要将电流表外接，故电路图应改为
(2)由题意可知，电流表量程为0～0.6 A，故读数为0.18 A．由R＝ eq \f(U,I)可得R＝ eq \f(1.50,0.18) Ω≈8.33 Ω.(3)乙同学的想法不合理，因为小灯泡电阻会随电压的增大而增大，计算其平均值没有意义．
答案：(1)见解析 (2) 0.18 8.33 (3)不合理
5．解析：(1)小灯泡正常发光时电阻为R＝ eq \f(U2,P)＝ eq \f(62,3)＝12 Ω，使用多用电表测电阻时，选择开关旋至欧姆×1挡进行测量，D正确 .(2)①由电路图可知，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端；②闭合开关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，可能是1点到5点间的导线没有接好，滑动变阻器实际上被接成了限流接法；③由图乙所示小灯泡I­U图像，根据欧姆定律可知，其电阻随工作电压的增大而增大；原因是随电压的增加，温度升高，电阻率变大．
答案：(1)D (2)①最左端 ②1点至5点的导线 ③增大 随电压的增加，温度升高，电阻率变大
6．解析：(1)测绘I­U图像要求电压变化范围大，滑动变阻器采用分压式，小灯泡电阻约几欧姆，属于小电阻，采用电流表外接法，所以电路如图所示
(2)当滑动变阻器的滑片置于A端时，小灯泡两端电压为零，所以，为了电路安全，应置于A端．(3)电流表的最小刻度为0.02 A，根据读数规则，不需要向下一位估读，所以，读数为0.42 A．(4)I­U图像的点与原点连线的斜率代表电阻的倒数，随电压的升高，斜率减小，所以，电阻增大．
答案：(1)见解析 (2)A (3)0.42 (4)增大
7．解析：(1) 滑动变阻器采用分压接法，选择最大阻值较小的，故选D.(2) 闭合开关前，应使灯泡的电压为零，滑动变阻器滑片应位于a端，电压表内阻远大于灯泡电阻，则应采用电流表外接法，即导线6应接在电流表正极．(3)电压表和电流表的示数改变，但均不能变为零，说明导线8断路．
答案：(1) D (2)滑动变阻器滑片应位于a端 导线6应接在电流表正极 (3)8
8．解析：(1)小灯泡的额定电流I＝ eq \f(0.8,3)A≈0.27 A＝270 mA，为了减小误差，电流表选择B，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器采用分压式连接，为了方便调节，滑动变阻器选择阻值较小的F.(2)小灯泡的电阻约为R＝ eq \f(U2,P)＝11.25 Ω，计算可得 eq \f(RV,R)> eq \f(R,RA)，为了减小误差，电流表采用外接法，由于要测尽可能多的数据则滑动变阻器应采用分压式接法．故电路图选B.(3)从图乙可知，当灯泡两端电流为0.26 A时，电压约为2.1 V，则灯泡的电阻为R′＝ eq \f(2.1,0.26) Ω≈8.1 Ω.
答案：(1)B F (2)B (3)8.1
9．解析：(1)本实验采用分压接法，故滑动变阻器选用小电阻，故选①.
(2)根据原理图连接实物图如下
(3)为了保证安全，开始时滑动变阻器应保证测量电路中的电压为零，所以闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于a处．
(4)用平滑曲线连接如下
(5)由图可知，图线的斜率越来越小，所以电阻越来越大．
答案：(1)① (2)见解析 (3)a (4)见解析 (5)增大
A组 合格性考试练
序号
1
2
3
4
5
发光情况
明亮
较亮
较暗
暗
不发光
电压U/V
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
电流I/A
0.22
0.20
0.14
0.12
电阻R/Ω
11.40
10.00
7.10
4.20
B组 选择性考试练