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第5讲  实验  描绘小灯泡的伏安特性曲线

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第5讲    实验    描绘小灯泡的伏安特性曲线
 
1.在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中,实验室备有下列
 器材供选择:
 A.待测小灯泡“3.0 V、1.5 W”
 B.电流表(量程3 A,内阻约为1 Ω)
 C.电流表(量程0.6 A,内阻约为5 Ω)
 D.电压表(量程3.0 V,内阻约为10 kΩ)
 E.电压表(量程15.0 V,内阻约为50 kΩ)
 F.滑动变阻器(最大阻值为100 Ω,额定电流50 mA)
 G.滑动变阻器(最大阻值为10 Ω,额定电流1.0 A)
 H.电源(电动势为4.0 V,内阻不计)
 I.电键及导线等
 (1)为了使实验完成的更好,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变
 阻器应选用________.(只需填器材前面的字母即可)
 (2)请在虚线框内画出实验电路图.
 
图7-5-5
 (3)某同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图7-5-5所示.则电压值为
 ________ V,电流值为________ A,小灯泡的实际功率为________ W.
 解析:待测小灯泡“3.0 V、1.5 W”,额定电流0.5 A,额定电压为3 V,因此电流表选
 C,电压表选D,滑动变阻器采用分压式接法较准确,滑动变阻器选G,小灯泡电阻很小,电流表外接.
 
 答案:(1)C D G (2)如解析图所示 (3)1.80 0.33 0.59
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的实验仪器如下:
 小灯泡L,“3.8 V、0.3 A”
 电压表V,量程0~5 V,内阻5 kΩ
 电流表A1,量程0~100 mA,内阻4 Ω
 电流表A2,量程0~500 mA,内阻0.4 Ω
 滑动变阻器R1,最大阻值10 Ω,额定电流1.0 A
 滑动变阻器R2,最大阻值5 Ω,额定电流0.5 A
 直流电源E,电动势约为6 V,内阻约为0.5 Ω
 (1)在上述器材中,滑动变阻器应选          ;电流表应选             .
 (2)在虚线框内画出实验的电路图,并在图中注明各元件的符号。
 
 (3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中,描绘出如
 图7-5-6所示的小灯泡的伏安特性曲线.根据此图给出的信息,可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)(  )
 
图7-5-6

 
 解析:(1)本题变压器采用分压接法,通常应当选用最大阻值小的滑动变阻器,但本题中如果选用R2,则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流,故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小,故电流表应当选择A2.
 (2)电路如右图所示,由于电压要从0开始测量,滑动变阻器用分压接法;因为灯泡的内阻比较小,电流表用外接法.
 (2)随着通过小灯泡电压电流的增大,小灯泡消耗的功率增大,小灯泡的电阻也增大,由P=U2R知B图正确,由P=I2R知D图正确.
 
 答案:(1)R1 A2 (2)电路图如解析图所示 (3)BD
3.(2010•盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图7-5-7所示方式连接好电路,电路中所有元器件都完好,且电压表和电流表已调零.闭合开关后:
         
                  图7-5-7          图7-5-8
 (1)若不管怎样调节滑动变阻器,小电珠亮度能发生变化,但电压表、电流表的示数总不能为零,则可能是________导线断路.
 (2)某同学测出电源和小电珠的U-I图线如图7-5-8所示,将小电珠和电阻R串联后接到电源上,要使电路中电流为1.0 A,则R=________ Ω.
 (3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7-5-9中的(a)、(b)、(c),下列说法正确的是(  )
 
图7-5-9

 A.a可以作为标准电阻使用
 B.b能作为标准电阻使用
 C.b的阻值随电压升高而增大
 D.c的阻值随电压升高而增大
 解析:(1)若调节滑动变阻器,小电珠的亮度变化,但电压表、电流表示数总不能为零,说明滑动变阻器不起分压作用,所以可能是g导线断路.
 (2)由电源的U-I线知E=3.0 V,r=1 Ω,当小电珠与电阻串联后
 由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r+R灯)
 又由小电珠的U-I线得R灯=UI=1.2 Ω,解得R=0.8 Ω.
 (3)因a元件的I-U线是直线,说明电阻随电压的变化不变,故可作为标准电阻,故A对,B错.因I-U线的斜率倒数表示电阻值的变化,故C对,D错,选A、C.
 答案:(1)g (2)0.8 (3)AC
4.有一个小灯泡上标有“4 V、2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用:
 A.电压表(0~5 V,内阻10 kΩ)  B.电压表(0~15 V,内阻20 kΩ)
 C.电流表(0~3 A,内阻1 Ω)  D.电流表(0~0.6 A,内阻0.4 Ω)
 E.滑动变阻器(10 Ω,2 A)  F.滑动变阻器(500 Ω,1 A)
 G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
 (1)实验时,选用图7-5-10中甲而不选用图乙的电路图来完成实验,请说明理由:________________________________________________________________________.

 
图7-5-10
 (2)实验中所用电压表应选________,电流表应选用________,滑动变阻器应选用________.(用序号字母表示)
 (3)把图7-5-11中所示的实验器材用实线连接成实物电路图.
 
图7-5-11
 解析:因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要多次改变小灯泡两端的电压,故采用A图所示的分压式电路合适,这样电压可以从零开始调节,且能方便地测多组数据.因小灯泡额定电压为4 V,则电压表选0~5 V的A而舍弃0~15 V的B,因15 V的量程太大,读数误差大,小灯泡的额定电流I=0.5 A,则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω,调节不方便,电压变化与变阻器使用部分的长度线性关系差,故舍去.小灯泡内阻为电流表内阻的80.4=20倍,电压表内阻是小灯泡的10×1038=1 250倍,故电流表采用了外接法.
 答案:(1)描绘灯泡的I—U图线所测数据需从零开始,并要多取几组数据 (2)A D E
 (3)如下图所示.

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