浙江省2019-2020學年高中物理 第十章 課時訓練4 測繪小燈泡的伏安特性曲線和探究導體電阻與其影響因素的關系（含解析）

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1、課時訓練4　測繪小燈泡的伏安特性曲線和探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系 基礎鞏固 1.在實驗室中,甲同學為了描述小燈泡(2.5 V,0.3 A)的伏安特性曲線,將小燈泡、雙量程電流表(量程為0～0.6 A 和0～3 A)、雙量程電壓表(量程為0～3 V和0～15 V)、滑動變阻器、電源、開關及導線按圖甲所示電路圖連接,實物連接圖如圖乙所示。 (1)請指出該同學實物連接的不妥之處:　 。? (2)改正連接錯誤后,該同學閉合開關,移動滑動變阻器,電壓表讀數如圖丙,則它的讀數是　　　　V。? (3)乙同學用多用電表粗測該小燈泡的電阻,操作步驟如下:

2、 ①調節(jié)指針定位螺絲進行機械調零,把選擇開關撥到“×10”的歐姆擋上; ②把紅黑表筆插入測試筆插孔中,先把兩表筆相接觸,旋轉歐姆調零旋鈕,使指針指在零歐姆處; ③把兩表筆分別與小燈泡的兩端相接,發(fā)現這時指針幾乎指在零歐 姆處; ④換用“×1”歐姆擋測量,發(fā)現這時指針偏轉適中,隨即記下電阻 數值; ⑤把表筆從測試筆插孔拔出后,開關應置于交流電壓最高擋或 “OFF”擋; 但這位同學在實驗中還是有一處不符合要求,請你指出　　　。? (4)下圖是用多用電表粗測該小燈泡電阻的實錄,三個操作中,最合理的是　　　　　。? 解析:(1)電流表應該接量程為0.6 A的接線柱; (2)電

3、壓表選擇的量程是0～3 V,每一小格對應0.1 V,且估讀一位,則它的讀數為1.80 V; (3)換用“×1”歐姆擋測量時沒有將紅黑表筆短接重新進行歐姆調零; (4)用多用電表測電阻時,應將待測電阻從電路中斷開,同時手不能接觸待測電阻,故選C。 答案:(1)電流表應該接量程為0.6 A的接線柱 (2)1.80 (3)換用“×1”歐姆擋測量時,應重新進行歐姆調零 (4)C 2.有一個小燈泡上標有“4 V,2 W”的字樣,現在要用伏安法描繪這個燈泡的I-U圖線,現有下列器材供選用: A.電壓表(0～5 V,內阻10 kΩ) B.電流表(0～3 A,內阻0.4 Ω) C.電流表(

4、0～0.6 A,內阻1.0 Ω) D.滑動變阻器(10 Ω,2 A) E.滑動變阻器(500 Ω,1 A) F.學生電源(直流6 V)、開關、導線若干 (1)實驗時,選用圖甲而不選用圖乙的電路圖來完成實驗,請說明理由:?　 ;? (2)實驗中所用電流表應選用　　　 　,滑動變阻器應選用　　　　;(用序號字母表示)? (3)把圖丙中所示的實驗器材按圖甲用筆畫線代替導線連接成實物電路圖; (4)某同學通過實驗測量得到的數據已經描在了如圖丁所示的IU坐標系中,請用一光滑的曲線將各描點連接好。 解析:(1)在用伏安法描繪燈泡的

5、IU圖線的實驗中,所測數據需從零開始,并要多取幾組數據,故采用滑動變阻器分壓接法,所以電路圖選用圖甲。 (2)由P=UI得,燈泡的額定電流I==0.5 A,故電流表應選擇 0～0.6 A 的量程,故選C;由題意,滑動變阻器采用分壓式接法,應選擇總阻值小的滑動變阻器,故選D。 (3)按題圖甲連接實物電路圖,如圖所示。 (4)所描的伏安特性曲線如圖所示。 答案:(1)描繪燈泡的I-U圖線所測數據需從零開始,并要多取幾組 數據 (2)C　D (3)見解析圖 (4)見解析圖 3.在“探究導體電阻與其影響因素的關系”實驗中,實驗室給定了下列器材: 電源E:電動勢4.5 V,內

6、阻約為0.5 Ω; 電流表A:量程0.6 A,內阻約為1.0 Ω; 電壓表V1:量程15 V,內阻約為15 kΩ; 電壓表V2:量程3 V,內阻約為3 kΩ; 滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω); 滑動變阻器R2(最大阻值為200 Ω); 粗細均勻的同種電阻絲(阻值約為5 Ω); 開關、導線和刻度尺。 (1)一同學設計了如圖所示的實驗電路圖,所選用器材如圖中所標注,請指出其中的至少兩處不合理之處,并加以改進:①　 ;? ②　 。? (2)為探究導體電阻與長度的關系,該同學按改進后的電路進行實驗,用伏安法測定電阻絲的阻

7、值R,刻度尺測出電阻絲的長度L。依次減小電阻絲的長度。實驗測量結果如表,由此能得到的實驗結論是:?　。? L/m 0.995 6 0.804 9 0.598 1 0.402 1 0.195 8 R/Ω 104.8 85.3 65.2 46.6 27.1 解析:(1)根據電動勢的大小,電壓表的量程不能選擇15 V,電路圖選擇V1不正確;滑動變阻器應選用最大阻值較小的,電阻絲的阻值較小,應采用電流表外接法。 (2)在實驗誤差范圍內,電阻絲阻值R與長度L成正比。 答案:(1)①將電壓表V1改選V2　②將滑動變阻器R2改選R1或電流表應采用外接法　(2)見解析 4.某興

8、趣小組對市場中電線進行調查, (1)如圖1所示,采用繞線法測得該電線直徑為　　　　mm。? (2)取長度為100 m的電線,欲測其電阻: ①先用多用電表進行粗略測量,將多用電表選擇開關置于“×10”擋并調零后,兩表筆接觸待測電阻的兩端進行測量,表盤指針如圖2所示。為了使測量值更準確,“選擇開關”應置于　　　　(選填“×1”“×100”或“×1 k”)擋,并將兩表筆短接,調節(jié)圖3中　　　　(選填“A”或“B”)重新調零后進行測量。? ②再用伏安法測量其電阻,并設計圖4電路,則電壓表的另一端應接　　　　(選填“a”或“b”),測量得電壓表示數為 4.50 V,而電流表讀數如

9、圖5所示,所選電流表量程為3 A,則所測的電阻為　　　　Ω。? 解析:(1)由圖可知,10匝線圈的直徑的總長度為12.5 mm;則導線的直徑為 mm=1.25 mm;(2)①歐姆表指針偏轉角度過大,說明待測電阻的阻值較小,應用小倍率擋;換擋后,需要重新進行歐姆調零,方法是將兩表筆短接,調節(jié)圖3中的B旋鈕,使指針指到右邊零刻度; ②因待測電阻的阻值較小,故應采用電流表外接法,故電壓表的另一端應接a;電流表量程為3 A,則最小分度為0.1 A,則讀數為2.50 A,則電阻R=Ω=1.80 Ω。 答案:(1)1.25　(2)①×1　B?、赼　1.80 5.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗

10、中,實驗室提供了小燈泡(2.5 V,0.3 A)、電流表、電壓表以及滑動變阻器等實驗器材: (1)圖(甲)為實驗中某同學連接好的實驗電路圖,在開關S閉合之前,應把滑動變阻器的滑片P移到　　　　(選填“A端”或“B端”);實驗中滑片P從中間位置向B端移動過程中會觀察到電壓表讀數變 、　　　　(選填“大”或“小”)。? (2)某同學由測出的數據畫出I-U圖象,如圖乙所示,當小燈泡兩端電壓為2.00 V時,小燈泡的電阻值R=　　　　Ω。(結果保留兩位有效數字)? 解析:(1)由圖甲可知,電壓表測量的是變阻器滑片P與左端C接線柱間電阻分得的電壓,為保證安全,S閉合時,這個電壓要最小,故

11、S閉合前P移到A端。 (2)由圖乙得到U=2.00 V時,I=0.26 A,R=≈7.7 Ω。 答案:(1)A端　大　(2)7.7 能力提高 6.(2019·金華云富高級中學月考)在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的實驗中: 某實驗小組用如圖所示電路對鎳鉻合金絲和康銅絲進行探究,a,b,c,d是四種金屬絲。 (1)實驗小組討論時,某同學對此電路提出異議,他認為,電路中應該串聯(lián)一個電流表,只有測出各段金屬絲的電阻,才能分析電阻與其影響因素的定量關系。你認為要不要串聯(lián)電流表?　　　　(選填“需要”或“不需要”)。? (2)幾根鎳鉻合金絲和康銅絲的規(guī)格如表:電路圖中的金屬絲a

12、,b,c分別為下表中編號為A,B,C的金屬絲,則d應選表中的　　　　(用表中編號D,E,F表示)。? 編號 材料 長度L/m 橫截面積S/mm2 A 鎳鉻合金絲 0.30 0.50 B 鎳鉻合金絲 0.50 0.50 C 鎳鉻合金絲 0.30 1.00 D 鎳鉻合金絲 0.50 1.00 E 康銅絲 0.30 0.50 F 康銅絲 0.50 1.00 解析:(1)在串聯(lián)電路中,電流處處相等,串聯(lián)電阻兩端電壓與電阻成正比,不需要測出電流,根據電阻兩端電壓大小即可比較出電阻大小。 (2)探究影響電阻的因素,應采用控制變量法,實驗已選編號為

13、A,B,C的金屬絲,B與A材料相同,橫截面積相同,長度不同;C與A材料、長度相同,橫截面積不同,所以應控制d與A材料的長度與橫截面積相等而材料不同,因此d應選表中的E。 答案:(1)不需要　(2)E 7.某同學在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,所用小燈泡的規(guī)格為“2.5 V,0.3 A”。 (1)電路連接如圖甲所示,其中幾條線已經接好,用筆畫線代替導線完成其余接線。 (2)用實驗室的“高中學生電源”作為電源,應該選用圖乙中　　　　(選填“穩(wěn)壓2 A”或“交流3 A”)的兩個接線柱。? (3)滑動變阻器應該選　 　　　(選填R1“5 Ω,2 A”或R2“

14、50 Ω,1 A”)。? (4)在閉合開關前,如圖甲所示滑動變阻器的滑片應該置于　　　　(選填“左端”“右端”或“中間”)。? (5)如圖丙所示的電壓表的讀數是　　　　V。? 解析:(1)因燈泡的電阻較小,電流表采用外接法;因描繪伏安特性曲線電壓需從零開始調節(jié),故滑動變阻器采用分壓式接法,實物連接如圖所示。 (2)燈泡用的是直流電,故應選用穩(wěn)壓電源,應選擇“穩(wěn)壓2 A”。 (3)本實驗采用分壓式接法,故滑動變阻器應選用小電阻,故選R1 “5 Ω,2 A” (4)為保護電路,在閉合開關前,滑動變阻器應置于左端。 (5)電壓表選的是“0～3 V”的量程,最小刻度是0.1 V,應

15、估讀一位,讀數為2.40 V。 答案:(1)見解析　(2)穩(wěn)壓2 A　(3)R1“5 Ω,2 A”　(4)左端 (5)2.40 8.在“測定金屬的電阻率”實驗中,用伏安法測金屬絲的電阻Rx,實驗所用器材為:電池組(電動勢為3 V,內阻約1 Ω)、電流表(內阻約 0.1 Ω)、電壓表(內阻約3 kΩ)、滑動變阻器R(0～20 Ω,額定電流 2 A)、開關、導線若干。 (1)某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數據如下: 次數 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I

16、/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上數據可知,他們測量Rx是采用圖1中的　　　　(選填“甲”或“乙”)圖。? (2)圖2是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(1)中所選的電路圖,補充完整圖2中實物間的連線,并使閉合開關的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞。 (3)這個小組的同學在坐標紙上建立U,I坐標系,如圖3所示,圖中已標出了測量數據對應的4個坐標點。請在圖3中標出第2,4,6次測量數據坐標點,并描繪出UI圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx=　　　　　　Ω(保留兩位有效數字)。? 解析:(1)由實驗記錄的數據可知Rx的阻值大約為5 Ω。由題知 Rx?RV,故電流表A外接。若滑動變阻器為限流的形式,則Rx兩端的電壓最小值Umin=E≈0.6 V,而從實驗數據可知Rx兩端電壓可為0.10 V,因此滑動變阻器應采用分壓的形式。 (2)(3)如圖所示 圖線的斜率反映了金屬絲的電阻,因此金屬絲的電阻值Rx=4.4 Ω(4.3～4.7均正確)。 答案:(1)甲　(2)(3)見解析 - 9 -