统考版高考物理复习热点专项练八恒定电流第66练实验：描绘小电珠的伏安特性曲线含答案

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1．[2021·河北卷，11]某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡(6.3 V，0.15 A)，直流电源(9 V)，滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图所示．
(1)根据图1，完成图2中的实物连线．
(2)按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________(单项选择，填正确答案标号)；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
(3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I­U图象，其中一部分如图3所示，根据图象计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________Ω(保留三位有效数字).
2．温度传感器的核心部分是一个热敏电阻．某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值．可供选择的实验器材如下：
A.直流电源(电动势E＝6 V，内阻不计)；
B．毫安表A1(量程为600 mA，内阻约为0.5 Ω)；
C.毫安表A2(量程为10 mA，内阻RA＝100 Ω)；
D.定值电阻R0＝400 Ω；
E．滑动变阻器R(最大阻值为5 Ω)；
F．被测热敏电阻Rt，开关、导线若干．
(1)实验要求能够在0～5 V范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值Rt进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路．
(2)某次测量中，闭合开关S，记下毫安表A1的示数I1和毫安表A2的示数I2，则计算热敏电阻阻值的表达式为Rt＝________(用题给的物理量符号表示).
(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I2­I1图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表A2示数的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”).
(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示．将该热敏电阻接入如图丁所示的电路中，电路中电源电压恒为9 V，内阻不计，理想电流表示数为0.7 A，定值电阻R1＝30 Ω，则由以上信息可求出定值电阻R2的阻值约为________ Ω，此时该金属热敏电阻的温度为____________ ℃.
第66练 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线
1．答案：（1）见解析 （2）C （3）27.0
解析：（1）题图1电路中的滑动变阻器为分压式接法，电流表外接，实物电路连接如图所示；（2）灯丝被烧断，最主要的原因是灯丝两端的电压过大，功率过大；电流表内阻很小，在电路中相当于导线，电流表短路不会导致小灯泡两端电压过大，A错误；滑动变阻器滑片接触不良，则小灯泡所在分路相当于断路，小灯泡两端电压为0，灯丝不会烧毁，B错误；滑动变阻器滑片初始位置在b端，相当于将小灯泡和电流表直接接在电源两端，小灯泡两端电压约等于电源电压为9 V，大于小灯泡的额定电压，灯丝可能会被烧断，C正确；（3）由题图3可知，在P点时，U＝2 V、I＝74 mA，所以灯丝电阻R＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(2 V,74 mA) ≈27.0 Ω.
2．答案：（1）图见解析 （2） eq \f(I2（RA＋R0）,I1－I2) （3）增大 （4）17.5 55
解析：（1）实验要求热敏电阻两端电压从零开始连续调节，所以滑动变阻器采用分压式接法．毫安表A2内阻已知，满偏电压UA＝IRA＝1.00 V，故可将其与定值电阻R0串联改装成量程U＝I（RA＋R0）＝5.00 V的电压表，将改装后的电压表与热敏电阻并联后再与毫安表A1串联，电路如图所示．（2）由并联规律和欧姆定律可知热敏电阻两端电压Ut＝I2（RA＋R0），通过热敏电阻的电流It＝I1－I2，所以热敏电阻阻值的表达式为Rt＝ eq \f(I2（RA＋R0）,I1－I2) .（3）由Rt＝ eq \f(I2（RA＋R0）,I1－I2) ＝ eq \f(RA＋R0,\f(I1,I2)－1) 结合题图乙可知，随I2的增大， eq \f(I1,I2) 不断减小，热敏电阻阻值随之增大．（4）由欧姆定律可知，通过电阻R1的电流IR1＝ eq \f(U总,R1) ＝ eq \f(9,30) A＝0.3 A，因此通过热敏电阻所在支路的电流IRt＝I总－IR1＝0.4 A＝400 mA，由题图乙可知，对应I2约为4 mA，此时热敏电阻的阻值R′t＝ eq \f(4（100＋400）,400－4) Ω≈5 Ω，则热敏电阻两端电压约为2 V，则R2两端电压约为7 V，所以R2＝ eq \f(7,0.4) Ω＝17.5 Ω；根据题图丙可知，Rt＝ eq \f(1,15) t＋ eq \f(4,3) （Ω），代入Rt＝5 Ω，解得t＝55 ℃.