第八章 实验九 测绘小灯泡的伏安特性曲线-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，人教版）

实验九　测绘小灯泡的伏安特性曲线 [footnoteRef:2]* [2: ●注意事项 1.电路的连接方式: (1)电流表外接:被测小灯泡灯丝的电阻值较小,因此测量电路宜采用电流表外接法。 (2)滑动变阻器采用分压式接法:实验结果中作出的I-图象,一般通过坐标原点,即要求测出一组包括零在内的电流、电压值,故控制电路采用分压式接法。 2.保护元件安全:为保护元件不被烧毁,开关闭合前滑动变阻器滑片应位于使小灯泡在接通电路时的电压为零的一端。实验过程中小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。 3.通过描出的点拟合图线时,偏离较远的点要舍去,I-U图象应是平滑的曲线。 ●误差分析 1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差,电流表外接,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值。 2.测量时读数带来误差。 3.在坐标纸上描点、作图带来误差。] 题型一　常规实验 [例1] (2021·全国甲卷,23)某同学用图a所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5 V,额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV,内阻300 Ω)、电流表(量程300 mA,内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω)、电阻箱R2(最大阻值 9 999.9 Ω)、电源E(电动势6 V,内阻不计)、开关S、导线若干。 完成下列填空: (1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为　　　　 Ω的定值电阻;  (2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　　　　(选填“a”或“b”)端;  (3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图b所示。当流过电流表的电流为10 mA时,小灯泡的电阻为　　　　 Ω(保留1位有效数字);  (4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为　　　　 Ω。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:  U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 U/mV 152.0 184.0 216.0 250.0 I/mA 240.0 260.0 280.0 300.0 (5)由图b和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”);  (6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA,可得此时小灯泡电功率P1=　　　　 W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300 mA时,小灯泡的电功率为P2,则=　　　　(保留至整数)。  解析:(1)由于小灯泡的额定电压为2.5 V,R0分得的电压约为3.5 V,由欧姆定律得R== Ω≈12 Ω,若R>12 Ω,则小灯泡无法达到额定电压,故选10 Ω的定值电阻。 (2)由题图a知,滑动变阻器采用分压式接法,则闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)由题图b可得,当电流为10 mA时,电压表的读数U=7.0 mV,电压表内阻较大,流过电压表的电流可忽略不计,由欧姆定律得小灯泡的电阻R== Ω=0.7 Ω。 (4)根据电表的改装原理,有(300 Ω+R2)=3 V,代入数据解得R2= 2 700.0 Ω。 (5)根据题表中数据结合题图b中U-I曲线的斜率可得,随着流过小灯泡电流的增大,灯丝的电阻增大。 (6)由题表中数据可知P1=0.046×0.16 W≈0.007 4 W,P2=0.25× 0.3 W=0.075 W,故≈10。 答案:(1)10　(2)a　(3)0.7　(4)2 700.0 (5)增大　(6)0.007 4　10 [例2] (2022·新疆模拟预测)一个学习小组要用伏安法描绘一个标有“3 V　1.5 W”的小灯泡的I-U 图线,现有下列器材供选用: A.电源(电动势3 V,内阻不计) B.电流表(0～0.6 A,内阻约为0.5 Ω) C.电流表(0～3 A,内阻约为0.1 Ω) D.电压表(0～3 V,内阻约为3 kΩ) E.电压表(0～15 V,内阻约为15 kΩ) F.滑动变阻器(0～5 Ω,额定电流为2 A) G.滑动变阻器(0～1 000 Ω,额定电流为2 A) H.开关一个、导线若干 (1)请在图甲中将电路实物连线补充完整。 (2)实验中电流表应选　　　　,电压表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　。(用字母序号表示)  (3)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图乙所