小灯泡伏安特性曲线

实验七:描绘小灯泡的伏安特性曲线 1.(2016·泰州中学)某同学做描绘小灯泡(额定电压为3.8 V,额定电流为0.32 A)的伏安特性曲线实验,有下列器材可供选用: A. 电压V1(0~3 V,内阻3 kΩ) B. 电压表V1(0~15 V,内阻15 kΩ) C. 电流表A(0~0.6 A,内阻约1 Ω) D. 定值电阻R1=15 kΩ E. 定值电阻R2=15 kΩ F. 滑动变阻器R(10 Ω,2 A) G. 学生电源(直流6 V,内阻不计) H. 开关、导线若干 (1)为了使测量结果更加准确,实验中所用电压表应选用,定值电阻选 用.(均用序号字母填写) (2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图. (3)该同学按照正确的电路图和正确的实验步骤,描出的伏安特性曲线如图所示,将两个这样的小灯泡并联再与电动势 4 V内阻为10 Ω的电源串联,此时每个小灯泡的发热功率为W.(结果取两位有效数字) 2.(2016·盐城中学)某同学采用图(a)所示实验电路来描绘额定电压为12 V的小灯泡伏安特 性曲线. (1)将图(b)的实物图连接完整. (2)某次实验时,滑动变阻器的滑片从a向b滑动的过程中,发现电压表和电流表原来几乎没 有示数,直到接近b端时示数急剧增大.经检查所有电路连线及仪器都完好,则可能原因是:. (3)若描绘出的伏安特性曲线如图(c)所示,则灯泡的额定功率为W.(保留两位有效数 字) (4)若将两盏这样的灯泡先并联再与电动势12 V ,内阻2 Ω的电源串联,则灯泡的实际功率为W.(保留两位有效数字) 图(a) 图(b) 图(c) 3.(2015·南通一模)小张和小明测绘标有“3.8 V0.4 A”小灯泡的伏安特性曲线,提供的实验器材有: A. 电源E(4 V,内阻约0.4 Ω) B. 电压表V(2 V,内阻为2 kΩ) C. 电流表A(0.6 A,内阻约0.3 Ω) D. 滑动变阻器R(0~10 Ω) E. 三个定值电阻(R1=1 kΩ,R2=2 kΩ,R3=5 kΩ) F. 开关及导线若干 (1)小明研究后发现,电压表的量程不能满足实验要求,为了完成测量,他将电压表进行了改装.在给定的定值电阻中选用(填“R1”“R2”或“R3”)与电压表(填“串联”或“并联”),完成改装. (2)小张选好器材后,按照该实验要求连接电路,如图所示(图中的电压表已经过改装).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发生的故障可能是导线(填图中表示导线的序号)出现了(填“短路”或“断路”). 4.(2015·泰州一模)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验室可供选择的器材如下: A. 待测小灯泡(6V500mA) B. 电流表A(0~0.6A内阻约0.5Ω) C. 电压表V(0~3V内阻2kΩ) D. 滑动变阻器R1(0~1kΩ100mA) E. 滑动变阻器R2(0~5Ω1.5A) F. 电阻箱R3(0~9999.9Ω) G. 直流电源E(约6V,内阻不计) H. 开关S,导线若干 (1)将电压表量程扩大为9V,与它串联的电阻箱的阻值应为kΩ. (2)图甲中画出了实验的部分电路,请你补全电路图;滑动变阻器应选用(填“R ”或 1 “R2”). 甲 (3)实验中,变阻器滑片P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5~6.0V 间变化,则 电路中出现的故障可能是 . (4)排除故障后,通过实验描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,则常温下灯丝的电阻为Ω.若灯丝温度每升高1℃,电阻增大约为常温下电阻的万分之八,则将该小灯泡与一电动势为6V、内阻为5Ω的电池组连接时,灯丝的温度约为℃(保留两位有效数字). 乙 (5)若电压表V的实际阻值小于2kΩ,则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的(填“上方”或“下方”). 5.(2014·苏州一模)一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图所示的电路图.请回答下列问题: (1)请将图中的实物连线按电路图补充完整. (2)考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值(填“大于”“等于”或“小于”)真实值. (3)在电路图中闭合开关S,电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零.原因可能是图中的(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)处接触不良. (4)实验测得表格中的7组数据.请在坐标纸上作出该元件的I-U图线. (5)为了求元件Q在I-U图线上某点的电阻,甲同学利用该点的坐标I、U,由R=求得.乙同学作出该点的切线,求出切线的斜率k,由R=求得.其中(填“甲”或“乙”)同学的正确. 6.(改编)光伏太阳能电池在没光照和没储存电能时它相当于一个电学原件,当有光照时它相当于一个电源.那么光伏电池在这两种状态下的伏安特性曲线是否一样呢?兴趣小组的同学于是设置了如下实验: 实验一、没光照和没储存电能的情况下: (1)为测没光照和没储存电能的情况下太阳能电池的伏安特性曲线,请将图甲所示的电路图连成一个完整的实验电路图. (2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I-U图象.由图可知,当电压为2.80 V时,太阳能电池的电阻约为r1=Ω.(保留一位有效数字) 甲 乙 丙 丁 实验二、在充足的光照情况下: (3)为测有充足光照的情况下太阳能电池的伏安特性曲线,该实验小组设计了如图丙所示的电路图,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a,再减小实验中光的强度,用一弱光重复实验,测得U-I曲线b,如图丁所示.当滑动变阻器的电阻为某值时,若曲线a的路端电压为1.5 V.则滑动变阻器的测量电阻为R=Ω;曲线b外电路消耗的电功率为P=W.(计算结果保留两位有效数字) 实验七:描绘小灯泡的伏安特性曲线 1.( 1) A D(2)如图所示(3) 0.10~0.17均可 【解析】(1)为了测量准确,电压表应选A,与定值电阻改装成5 V的电压表,由电表改装可知定值电阻为R=kΩ=3 kΩ,故选D.(2)由于电压从0开始,所以滑动变阻器采用分压接法,由于小灯泡电阻较小应采用外接法,电路图见图.(3)作出图线U=E-2rI=4-20I,如图所示交点电压U=0.8 V,电流I=0.16 A,热敏电阻消耗的电功率P=UI=0.13 W. 2.(1)如图 (2)滑动变阻器阻值远大于灯泡电阻 (3) 6.6 (4) 5.0(4.95.1均正确) 【解析】(1)实物连线见答案图.(2)某次实验时,滑动变阻器的滑片从a向b滑动的过程中,发现电压表和电流表原来几乎没有示数,直到接近b端时示数急剧增大.经检查所有电路连线及仪器都完好,则可能原因是滑动变阻器阻值远大于灯泡电阻.(3)描绘出的伏安特性曲线图可知,额定电压为12 V时对应的电流为0.55 A,则灯泡的额定功率为P=UI=12×0.55 W=6.6 W.(4)由E=U+2rI,即U=-4I+12,作出U=-4I+12图线与小灯泡伏安特性曲线的交点,对应电压为10 V,电流为0.50 A,所以实际功率为10×0.50 W=5.0 W. 3.(1)R2串联(2)电流表内接滑片P置于b处 (3) 8断路 【解析】(1)用定值电阻R2和电压表串联,可以把2 V量程电压表改装成4 V量程电压表.(2)由=Ω=Ω,小灯泡正常发光时的阻值为Ω<Ω,故采用电流表外接法;滑动变阻器分压式接法时, 闭合开关前应使小灯泡两端电压从零开始调节,滑片应置于a处.(3)移动滑动变阻器的滑片,电压表和电流表有示数,但均不能变为零,说明滑动变阻器是限流式接法,可能是导线8出现断路. 4.(1) 4(2)电路如图R2 (3)ac间断路(4) 51.2×103~1.4×103(5)下方 【解析】(1)电压表量程扩大为原来的3倍,总电阻就应为原来的3倍,故串联的电阻箱的阻值为4 kΩ.(2)灯泡正常发光时电阻为12 Ω,根据=Ω>12 Ω,说明灯泡是小电阻,采用电流表外接法.滑动变阻器分压式接法时应选用阻值小的,故选R2.(3)小灯泡两端电压不能从零开始调节,说明滑动变阻器是限流式接法,故障可能为ac间断路.(4)由伏安特性曲线看出在电压小于1.00 V时图线可近似看成直线,故常温下小灯丝电阻近似为=Ω=5 Ω.将小灯泡与电池组相连接,小灯泡两端电压和电流满足E=U+Ir,代入数据为6=U+5I,在图乙中画出该表达式对应图线,与伏安特性曲线交于(4.00 V,0.40 A)这一点,根据欧姆定律知此时灯泡电阻为10 Ω.灯泡电阻常温下的万分之八为5×Ω=0.004 Ω,灯丝温度为℃=1.25×103℃≈1.3×103℃.(5)若电压表实际阻值小于2 kΩ,改装串联4 kΩ后量程将小于9 V,实验时电流一定,电压表的示数偏大,实际曲线应在所画图线的下方. 5.(1)图见解析(2)小于(3)f(4)见解析(5)甲 【解析】(1)根据电路图,连接实物,如图所示.(2)由图知,电流的测量偏大,根据R=知,电阻的测量偏小,即小于真实值.(3)无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零,是因为滑动变阻器是限流式接法,故是导线f断路.(4)描点画图,如图所示.(5)根据欧姆定律电阻应等于割线的斜率R=,切线的斜率不等于电阻,所以甲同学的方法正确. 6.(1)见解析图(2) 1.0×103(3) 7.1×1036.9×10-5 【解析】(1)从图象乙可看成电压表的读数是从零开始测起,故滑动变压器在电路中做分压器使用,所连的实物图如图所示. (2)由图乙所示图象可知,当电压小于2.00 V时,电路电流很小,几乎为零,由欧姆定律可知,太阳能电池的电阻很大;由图乙所示图象可知,当电压为2.80 V时,电流I=2.8 mA,则太阳能电池的电阻为r1==1.0×103Ω.(3)由图丁所示曲线可知,路端电压为U1=1.5 V时电路中电流为I1=210 μA,即为强光照射时的工作点,连接该点和坐标原点,如图所示,此直线为此时对应的外电路电阻的U-I图线.由欧姆定律可知此时外电路的电阻为R==7.1×103Ω.由所作的伏安特性曲线可知在曲线b条件下此时外电路的电压为U2=0.7 V,故此时外电路消耗的功率为P==6.9×10-5W.