教科版 (2019)必修 第三册5 实验:描绘I-U特性曲线同步训练题

微点9　实验：描绘I ­ U特性曲线

1．为了描绘一个“12 V　6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，现提供以下器材进行实验．

直流电源E：电动势15 V，内阻不计；

电流表A：量程分别为0～0.6 A和0～3 A，

内阻分别约为0. 50 Ω和0.1 Ω；

电压表V：量程0～3 V，内阻为3 kΩ；

定值电阻R0：阻值为12 kΩ；

滑动变阻器R：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流1 A；

开关一个；导线若干．

(1)由于电压表的量程偏小，要用所给电压表V和定值电阻R0改装成一个较大量程的电压表V′，改装后的电压表量程为________ V；

(2)在方框里画出符合本实验要求的电路图；

Ｋ

(3)根据测得的电压表V的示数和电流表A的示数，描绘出I ­ U曲线如图甲所示．某次测量时，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为________ A，此时小灯泡的电阻为________ Ω.

2．某同学用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U ­ I图上，如图1所示．实验室提供如下器材：

A．电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约0.3 Ω)

B．电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.02 Ω)

C．电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)

D．电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)

E．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω，额定电流2 A)

F．滑动变阻器R2(阻值0～2 kΩ，额定电流0.5 A)

G．直流电源(电动势3 V，内阻不计)

H．单刀开关1个，导线若干

(1)实验中，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________(填器材前的字母)；

(2)图2是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图2中画出．

(3)在图1中，由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“”或“”)表示的．

(4)在图1中，请你选择一组数据点用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________ Ω.

(5)对于这段2B铅笔芯电阻值的测量，如果不考虑实验中读数的误差．你认为选用电流表________(选填“内”或“外”)接法测量更准确一些．

3．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；

Ｋ

(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________．

4．某学习小组探究一标有“3 V　1.5 W”灯泡在不同电压下的电功率大小，实验器材如下：

A．电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)

B．直流电流表0～0.6 A(内阻约为0.125 Ω)

C．直流电压表0～3 V(内阻约3 kΩ)

D．直流电压表0～15 V(内阻约15 kΩ)

E．滑动变阻器(10 Ω　5 A)

F.滑动变阻器(1 kΩ　300 mA)

G．开关、导线若干

(1)本实验中电压表应选用________(选填“C”或“D”)，滑动变阻器应选用________(选填“E”或“F”).

(2)如图甲所示，现已完成部分导线的连接．实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；

(3)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________ A；

(4)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，将这个灯泡与阻值为9 Ω的定值电阻R0串联，接到电动势为4 V、内阻为1 Ω的电源两端，这个灯泡的实际功率为________ W．

微点9　实验：描绘I ­ U特性曲线

1．答案：(1)0～15

(2)

(3)0.40　18.75

解析：(1)电压表内阻为3 kΩ，定值电阻阻值为12 kΩ，可知改装后电压表最大测量值为U＝(RV＋R0)＝15 V，即改装后的电压表量程为0～15 V.

(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始测量，滑动变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡的电阻与电流表内阻相差较小，电流表采用外接法，如图所示．

(3)小灯泡的额定电流I＝＝0.5 A，故电流表选用0～0.6 A量程，由题图乙知，电流表的示数为0.40 A；由题图甲知，当电流I＝0.40 A时，电压表的示数为UV＝1.50 V，由串联电路电压与电阻成正比知，灯泡两端的电压U＝Uv＝7.50 V，由欧姆定律得，R＝＝Ω＝18.75 Ω.

2．答案：(1)A　C　E　(2)图见解析　(3)　(4)见解析　(5)外

解析：(1)根据U ­ I图像中的数据可知，电流表应选用A；电压表应选用C；滑动变阻器应选用阻值较小的E；

(2)电路连接如图所示；

(3)电流表外接时，电阻的测量值偏小，则U ­ I图像的斜率偏小，则由电流表外接法得到的数据点是用“”表示的．

(4)作出的图像如图所示；

如果用“”，

则R＝＝ Ω≈1.23 Ω(1.1～1.3 Ω均可)；

用“”则R＝＝ Ω＝1.6 Ω(1.5～1.7 Ω均可)；

(5)对于这段2B铅笔芯电阻值的测量，如果不考虑实验中读数的误差，因电压表的内阻远大于铅笔芯的电阻，则选用电流表外接法测量更准确一些．

3．答案：(1)见解析图

(2)0.10 A　0.24 A　2.00 V　0.30 V　3.0(±0.1) Ω　8.3(±0.1) Ω[如填为8.3(±0.1) Ω　3.0(±0.1) Ω也行]

解析：(1)实验电路图如图所示．

(2)电流表量程为0.6 A，每一小格代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位．读数分别为：①0.10 A、②0.24 A、③2.00 V、④0.30 V．应用R＝求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.30 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为3.0 Ω和8.3 Ω.

4．答案：(1)C　E　(2)图见解析　(3)0.44　(4)0.3

解析：(1)灯泡额定电压为3 V，电压表应选择C；为方便实验操作滑动变阻器应选择E；

(2)描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示：

(3)根据电流表的量程和分度值读出示数为0.44 A；

(4)把电源与定值电阻看成等效电源，作出等效电源的I ­ U图线如图所示：

由图示图线可知，灯泡两端电压：U＝1.0 V，通过灯泡的电流：I＝0.3 A，灯泡实际功率：P＝UI＝1.0 V×0.3 A＝0.3 W．