教科版高中物理必修第三册课后习题 第二章 5.实验 描绘I-U特性曲线.docVIP

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5.实验:描绘I-U特性曲线

课后训练巩固提升

基础巩固

1.以下是描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的操作步骤:

A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数(I,U),移动滑动变阻器的滑片位置,每移动一次记下一组(I,U)值,共测出12组左右的数据

B.将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路。电流表外接,滑动变阻器采用分压式,如图所示

C.调节滑片位置,使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的左端

D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线

(1)以上各步骤中存在错误或不妥之处的是,应如何改正?。?

(2)将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来:。?

答案:(1)见解析(2)BCAD

解析:(1)错误或不妥的步骤是A、C、D。A步骤:测量不同电压下的电流值I时,应先预设各组数据中的电压U或电流I值,而不是随意测,随意测时会使描点疏密不均匀,画图线时出现较大误差,甚至无法画出I-U图线。C步骤:闭合开关前应使小灯泡两端电压为零,即滑动变阻器滑片应置于滑动变阻器最右端。D步骤:应将各点用平滑的曲线连接起来。

(2)正确操作步骤顺序为BCAD。

2.在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中,要测量一个标有“3V,1.5W”的小灯泡两端的电压和通过它的电流,现有如下器材:

A.直流电源3V

B.直流电流表0~600mA(内阻约为0.5Ω)

C.直流电压表0~3V(内阻约3kΩ)

D.滑动变阻器(10Ω,1A)

E.滑动变阻器(1kΩ,300mA)

F.开关、导线若干

(1)本实验中滑动变阻器应选用(选填“D”或“E”)。?

(2)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的,根据表格中的数据在如图所示的坐标纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线。

U/V

I/A

0

0

0.5

0.17

1.0

0.30

1.5

0.39

2.0

0.45

2.5

0.49

答案:(1)D(2)见解析图

解析:(1)实验中需测量多组数据,滑动变阻器用分压式接法,为了调节方便,滑动变阻器用阻值较小的,故选D。

(2)描点画图,如图所示。

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)如图所示(2)B

解析:(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时,需要设计成滑动变阻器的分压接法,滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1。给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压,电压表V2量程又太大,因此需要将电压表V1串联一个1kΩ的定值电阻R5,改装成最大量程为4V的电压表。给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流,电流表A2量程又太大,因此需要将电流表A1并联一个10Ω的定值电阻R4,改装成最大量程为400mA的电流表。

(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以该同学绘出的小灯泡的I-U图像应是B。

能力提升

1.(秋·四川南充顺庆校级月考)下图为电阻A、B的伏安特性曲线,下列说法正确的是()

A.电阻A为线性元件,其阻值为0.2Ω

B.随着所加电压的增大,电阻B的阻值增大

C.电阻B的图线上某点切线的斜率为其相应状态的阻值

D.在两图线的交点P处,电阻A的阻值等于电阻B的阻值

答案:D

解析:电阻A的伏安特性曲线是直线,所以电阻A为线性元件,其阻值RA=UI=2

2.有一个小灯泡上标有“4V,2W”字样,现在要用伏安法描绘这个小灯泡的I-U图线,现有下列器材供选用:

A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)

B.电压表(0~15V,内阻20kΩ)

C.电流表(0~3A,内阻0.4Ω)

D.电流表(0~0.6A,内阻1.0Ω)

E.滑动变阻器(10Ω,2A)

F.滑动变阻器(500Ω,1A)

G.学生电源(直流6V)、开关