描绘电阻的伏安曲线

第85节描绘电阻的伏安曲线1.2012年理综安徽卷21.Ⅱ.（8分）图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。（1）完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，；②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，；③断开开关，……。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。（2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。答:（1）①使它靠近变阻器左端的接线柱，②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压。解析：①保证开关闭合时电路安全，此时测量电路部分电压最小；②从0-2.5V电压范围内取8-10组电压电流值并记录。因为是描绘伏安特性曲线，需要电压从0开始，并适当多的测量数据，描绘较为准确。（2）电路图如图所示解析：电路特点：并联型电源、电流表外接法测电阻2.2013年天津卷9．（3）要测绘一个标有“3V0.6W”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3V，并便于操作。已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表（量程为0~250mA．内阻约5Ω)；电压表（量程为0~3V．内限约3kΩ)；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20Ω,额定电流1A）B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）②实验的电路图应选用下列的图__________（填字母代号）。ASERV③实脸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1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W。【答案】①A②B③0.1【解析】本题考查了“小灯泡的伏安特性曲线”的实。①根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用较小的滑动变阻器，故选择A。②在①中已经明确了控制电路，继续要选择电流表的接法，题中Rx/RA=15/5=3，而RV/Rx=3000/15=200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知B选项的电路图正确。③根据图像可知，当将小灯泡接入电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端时，将小灯泡的内阻等效到坐标纸上可知小灯泡的伏安特性曲线仍处于“线性”段，故其电阻为10Ω，代入闭合电路欧姆定律及功率计算表达式可知P实际=(E/(r+Rx))2Rx=(1.5/15)2×10=0.1（W）3.2013年福建卷19（2）（12分）硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表的V1量程选用3V，内阻为6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计。①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示教U1、U2。(ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1=V，可算出通过硅光电他的反向电流大小为mA（保留两位小数）。丙V315120510150甲V2SER0RV1－+硅光电池V315V315硅光电池乙R0V1V2RSEAVESAVESAVESAVESABCDI/AU/VO1.02.03.00.300.200.10(ⅱ)该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压UX和通过反向电流IX（表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix-Ux图线。(ⅲ）由Ix-Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成（填“线性”或“非线性”）关系。答：①电路连接如答图1所示②（i）1.400.23(ii)Ix-Ux图线如答图2所示（iii）非线性解析：电压表V1示数U1=1.40V，V2的内阻为RV=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I=U1/RV=0.23A。根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出Ix-Ux图线如答图2所示。由Ix-Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成非线性关系。4.2011年理综福建卷19．（2）（12分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至____档进行测量。（填选项前的字母）A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆×100D．欧姆×1②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，○V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），○A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。VA12345678910111213SERPL甲-0.100-0.20-0.30-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0-9.0Ix/mAUx/V答图2答图1V315V315硅光电池R0V1V2RSE-0.100-0.20-0.30-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0-9.0Ix/mAUx/V123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0Ix/mA-0.00-0.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最____端；（填“左”或“右”）Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_____点至_____点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）Ⅲ．该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而______。（填“不变”、“增大”或“减小”）答：（1）①0.97（0.96、0.98均可）②C（2）①D②Ⅰ.左；Ⅱ.1点至5点（或5点至1点）；Ⅲ.增大【解析】（2）①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡。②开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，要有实验安全意识，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验。电表示数总调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，1点和5点间没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式与分压式接法的最显著区别。伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所以随着电压的增大，曲线斜率减小，电阻增大。5.2015年理综浙江卷22.（10分）图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。（1）根据图1画出实验电路图（2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。所示读数为：①_________②_________③_________④_________。两组数据得到的电阻分别为__________和__________。答案：（1）答案如图1所示（2）①0.10A、②0.24A、③2.00V、④0.27V。第22题图1第22题图2①012300.20.40.6②012300.20.40.615③05100123④0515012310-+3V150.6A3IOU乙（8.30.1）Ω和（2.70.1）Ω，或者（2.70.1）Ω和（8.30.1）Ω。解析（1）从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，故电路图如答图1所示（2）电流表的量程为0.6A，所以每小格表示的分度值为0.02A，故①的读数为0.10A，②的读数为0.24A，电压表的量程为3V，则每一小格表示0.1V，所以③的示数为2.00V，④的示数为0.27V。若灯泡两端的电压小，则对应的电流也小，故①④为同一数据，故得到的电阻为Ω7210270...R，②③为另外一组数据，故得到的电阻为Ω3824002...R。6.2016年天津卷9、（3）某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关，导线外，还有：电压表V1（量程0~3V，内阻等于3kΩ）电压表V2（量程0~15V，内阻等于15kΩ）电流表A1（量程0~200mA，内阻等于10Ω）电流表A2（量程0~3A，内阻等于0.1Ω）滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）滑动变阻器R2（0~1kΩ，额定电流0.5A）定值电阻R3（阻值等于1Ω）定值电阻R4（阻值等于10Ω）定值电阻R5（阻值等于1kΩ）电源E，（E=6V，内阻不计）①请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁②该同学描绘出的I-U图像应是下图中的______【答案】①电路如图；②B【解析】①用量程3V的电压表V1和R5串联，可改装成量程为V4)13(33)(5RrrUUggg的电压表；UIAOUIBOUICOUIDO答图1ERASVL用量程为200mA的A1与定值电阻R4并联可改装为量程为A4.010102.02.04RrIIIggg的安培表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接电路；电路如图示。②小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I-U图线应该是B。7.2011年理综广东卷34．（2）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。①粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_____倍率的电阻档（请填写“×1”、“×10”或“×100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图(c)，结果为_____Ω。②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图(d)完成实物图(e)中的连线。③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于____端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_____端滑动。④下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_____间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”）数据点abcdefU/V0.000.501.001.50.2.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244答：①×1、8②如图所示③a，b④ab图(c)AVPabSE图(d)A30.6~ΩΩ×1k×100×10×1ΩOFF2.510502505002.550mA10010150010250V~+V红黑电源+图(e)V1A1R1R5R4ES【解析】①小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为R=U2/P=2.52/0.6=10.4Ω，电阻十几欧，所以选“×1”档。②电流表的电阻也就几欧，与电压表几千欧相比，小电珠算小电阻，所以电压表必须外接，伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与电压采用分压接法。③从a端开始，电压为零，向b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大。④ab之间电流增加了0.122A，其它段电流增加了0.03A左右，所以需要在ab之间将电流分为0.030A、0.060A、0.090A，分别测出相应的电压值。8.2011年理综重庆卷20．在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图所示。电源内阻不计，导线连接良好。若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：a．电珠L不亮；电流表示数几