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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
2、；为了验证厂家提供的数据，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
3、护二极管， 反向电压不要达到40V， 请你对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 【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R2
4、：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“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
5、小灯泡的P-U 2 或 P- I 2 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=U 2/ R可知图象A 错误 B正确；由P=I 2R 可知图象C错误 D正确。 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 0 250 mA，内阻约5 ) ； 电压表 ( 量程为 0 3 V，内阻约3 k ) ； 电键一
6、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。 【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
7、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待测灯泡L( 额定功率0.75 W，额定电压未知)
8、 (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”) 。 (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
9、果大于1.22 V ，其原因是 _ 。 【名师解析】(1) 根据PI 2R ，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。 【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) 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
10、 ，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0 20 ，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。 【名师解析】：(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。
11、(2) 由I-U图线得，当I 0.40 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 V ，内阻r 1 ) 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
12、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 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
13、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 ) D滑动变阻器(0 50 ，额定电流0.4 A) E滑动变阻器(0 10 ，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
14、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R 5 2 2.5 ，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
15、，其电动势为3 V，内阻为4 ，则短路电流I短3 4 A0.75 A ，在小灯泡的 UI图象中，连接I0，U 3 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PUI 1.40 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 U 2 和 P与 I 2 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。 (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 UREU Ir 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