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1、-1-专题 02 描绘小灯泡伏安特性曲线1(2017 河南部分重点中学联考)二极管是一种半导体元件，它的符号为其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大（1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线，因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻；其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端，红表笔接触右端时，指针偏角比较小；然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断右端为二极管的正极（选填“左”、“右”）；（2）厂家提供的伏安特性曲线如图；为了验证厂
2、家提供的数据，该小组对加反向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：A直流电源E：电动势 5V，内阻忽略不计；B直流电源E：电动势 7V，内阻忽略不计；C滑动变阻器R：020Q；D电压表V1：量程 45V，内阻约 500k；E电压表V2：量程 3V，内阻约 20k；F电流表uA：量程 300uA，内阻约 400a；G 电流表mA：量程 50mA，内阻约 5；H待测二极管D；I 单刀单掷开关H，导线若干为了提高测量结果的准确度，选用的器材BCDFHI（填序号字母）为了达到测量目的，请在答题卡上虚线框内画出正确的实验电路原理图；（图在答题卡上）为了保护二极管，反向电压不要达到40V，请你对
3、本实验的设计或操作提出一条合理的建议：在二极管支路串入一阻值合适的分压电阻起保护作用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 12 页 -2-【参考答案】（1）右；（2）BCDFHI；电路如图；在二极管支路串入一阻值合适的分压电阻起保护作用2（9 分）(2017 成都一模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除小灯泡L“3.8 V、0.3 A”外，可供选择的实验仪器如下：A电压表V:量程 03 V，内阻约 6 k,B电流表A1：量程 04 mA，内阻 100 C电流表A2：量程 0300 mA，内阻约 5 D滑动变阻器R1：最大阻值10，额定电流l.0A E滑动变阻器R
4、2：最大阻值5，额定电流0.5 A F定值电阻R3：阻值 2 k G定值电阻R4：阻值 900 H直流电源E:电动势约 6V，内阻约 0.5 I开关 S一个，导线若干 (1)先将表（填元件前的序号字母）与电阻（填元件前的序号宁母）（填名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 12 页 -3-“串联”或“并联”），将其改为量程4V 的电压表。(2)在答题卡上对应的虚线框内画出实验电路图（改装后的电压表直接用电压表的符号表示）。(3)其中，滑动变阻器应选（填元件前的序号字母）；电流表应选（填元件前的序号字母）。(4)某实验小组完成实验后，利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯
5、泡的伏安特性曲线。根据此图给出的信息，可以判断：图乙所示的该小灯泡的P-U2或 P-I2图线中（P为小灯泡的功率），可能正确的是。【参考答案】：（1）B G 串联（2）如图。（3）D C （4）BD（4）由于小灯泡电阻随温度的升高而增大，所以由P=U2/R可知图象A 错误 B正确；由P=I2R可知图象C错误 D正确。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 12 页 -4-3要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有：电池组(电动势为 4.5 V，内阻约 1)；电流表(量程为 0250 mA，
6、内阻约 5)；电压表(量程为 03 V，内阻约 3 k)；电键一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)。A滑动变阻器(最大阻值 20，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值 1 750，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)。(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_ W。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 12 页 -5-【参考答案】：(1)A(2)B(3)0.1 4物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功
7、率值为 0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为 2，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压UPR0.752 V 1.22 V。他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的U-I图线，进而分析小灯泡的额定电压。A电压表(量程 3 V，内阻约3 k)B电流表(量程 150 mA，内阻约 2)C电流表(量程 500 mA，内阻约 0.6)D滑动变阻器R1(0 20)E滑动变阻器R2(0 100)F电源E(电动势 4.0 V，内阻不计)G开关 S和导线若干H待
8、测灯泡L(额定功率 0.75 W，额定电压未知)(1)在下面的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“”或“”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 12 页 -6-(2)在实验过程中，一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V 时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在表格中。次数1234567 U/V0.200.601.001.401.802.202.70 I/mA80155195227255279310 请你根据表中实
9、验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的U-I图线。(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ V；这一结果大于1.22 V，其原因是_。【名师解析】(1)根据PI2R，估算出灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选；本实验要描绘出灯泡的U-I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻较小，电流表应外接。原理图如图甲所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 12 页 -7-【参考答案】(1)见解析图甲R1(2)见解析图乙 (3)2.5(2.42.6 均可)小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高而变大)
10、5为了测量一个标有“12 V 5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，电阻不计；电流表：00.6 A，03 A，内阻可忽略；电压表：03 V，015 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围020，允许通过的最大电流为1 A；开关一个，导线若干。实验时要求加在小灯泡两端的电压可从零调到12 V。(1)将图甲中的实物图连接完整。(2)某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，通过小灯泡的电流大小为 0.40 A，则此时加在它两端的电压为_ V，此时小灯泡的实际功率为_ W。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 12 页 -8-【名师解析
11、】：(1)由于要求小灯泡两端的电压可从零调到12 V，故滑动变阻器应采用分压式接法。又因电流表内阻可忽略，则电流表采用内接法、外接法均可以，实物连接如图所示。(2)由I-U图线得，当I0.40 A 时，U6 V，故小灯泡的实际功率为PIU2.4 W。【参考答案】：(1)见解析图(2)6 2.4 6由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A待测电阻器Rx(2.5 V，1.2 W)B电流表(0 0.6 A，内阻为 1)C电压表(0 3 V，内阻未知)D滑动变阻器(0 10，额定电流1 A)E电源(E3
12、 V，内阻r1)F定值电阻R0(阻值 5)G开关一个和导线若干(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在虚线框内画出实验电路图。(2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48 U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00 UR/V 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 12 页 -9-其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线。(3)该同学将本实验中
13、的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是_ W。(结果保留 2 位小数)【名师解析】(1)要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。电路如图甲所示。【参考答案】(1)见解析图甲(2)见解析图乙(3)0.32 7(2016河北邯郸一模)(9 分)某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系，除小灯泡外，可用的器材如下：A电源(电动势 3 V，内阻为 1.5)B电压表(0 3 V，内阻约为10 k)C电流表(0 0.6 A，内阻约为5)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 12 页 -10-D滑动变阻器(0
14、50，额定电流0.4 A)E滑动变阻器(010，额定电流1.0 A)F电键 S，导线若干(1)实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的UI图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而_(填“增大”、“减小”或“不变”)；实验时应选用的滑动变阻器为_。(填器材前的字母序号)(2)根据图甲，将图乙实验电路中缺少的导线补全(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压)。(3)若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意滑动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是_W。(本问中电压表和电流表均视为理想电表，结果保留2 位有效数字)(3)若把AB间的导
15、线误接在AC之间，则当变阻器滑动触头在变阻器中间时阻值最大R522.5，此时小灯泡功率最小，把变阻器与电源内阻看成为等效电源的内阻，其电动势为3 V，内阻为4，则短路电流I短34 A0.75 A，在小灯泡的UI图象中，连接I0，U3 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 12 页 -11-V与I0.75 A，U0 这两点，画出表示电源的UI图象，读出两图线的交点坐标为U1.40 V，I0.40 A，则小灯泡的最小功率为PUI1.40 0.40 W 0.56 W。【参考答案】(1)增大E(2)如解析图所示(3)0.56(0.54 0.58都对)8.在做“描绘小灯泡的伏安
16、特性曲线”的实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在I-U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。(2)根据图甲，可确定小灯泡的功率P与 U2和 P与 I2的关系，下列示意图中合理的是_。(3)将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源电动势为6.0 V，内阻为 1.0。若电路中的电流为0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为_ W。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 12 页 -12-(3)当电路中的电流I 0.40 A，由图象可得小灯泡两端的电压U4 V，定值电阻R两端的电压 UREUIr 1.6 V，所消耗的电功率PURI 0.64 W。【参考答案】(1)见解析图(2)D(3)0.64 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 12 页 -