【物理】2020届一轮复习人教版第八章第5节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线率学案 18页

第 5 节 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 夯实基础 【p143】 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律． 二、实验原理 1．实验电路(如图所示)：电流表采用外接(小灯泡电阻很小)，滑动变阻器采用分压式(使电压能从零 开始连续变化) 2．实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的 I－U 坐标系 中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来． 三、实验器材 学生电源(4～6 V 直流)，小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)，电流表(内阻较小)，电压表 (内阻很大)，滑动变阻器，开关和导线． 四、实验步骤 1．连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路．(注意开关应断开，滑动变阻器 与灯泡并联部分电阻为零)． 2．测量数据：闭合开关 S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压 U 和电流 I 值． 3．重复测量：用同样的方法测量并记录 12 组 U 值和 I 值. 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压 U/V 电流 I/A 4.整理器材：断开开关 S，整理好器材． 5．描绘曲线：在坐标纸上，以 U 为横坐标、I 为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观 察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到 I－U 图线． 五、注意事项 1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法． 2．本实验要作出 I－U 图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式 接法． 3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端． 4．加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压． 5．连图线时曲线要平滑，绝对不要出现折线． 六、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，则电流表 示数偏大． 2．测量时读数带来误差． 3．在坐标纸上描点、作图时带来误差． 考点 1 ? 器材选用、电路设计 【p143】 考点突破 例 1 为测定标有“4.5 V 2 W”字样小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用： A．电压表 V1(0～3 V，内阻为 3 kΩ) B．电压表 V2(0～15 V，内阻为 15 kΩ) C．电流表 A(0～0.6 A，内阻约 1 Ω) D．定值电阻 R0(阻值为 3 kΩ) E．滑动变阻器 R(10 Ω，2 A) F．学生电源(直流 6 V，内阻不计) G．开关、导线若干 (1)为使实验误差尽可能小，并要求从零开始多取几组数据，下图所示的四幅电路图中满足实验要求 的是______．该实验电路图中○,X)是电压表________(填“V1”或“V2”)；该电路图中小灯泡两端电压 U 与对应电压表读数 UV 的比值U UV ＝________． (2)正确连接电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片 P 应移到________(填“a”或“b”)端；实验 操作中，为使灯泡不被烧坏，当观察到电表○,X)的示数接近________V 时，要特别注意滑动变阻器的调节． 【解析】(1)实验要求从零开始取数据，所以滑动变阻器接成分压式电路，甲、丙错；绘制伏安特性 曲线，应该使灯泡两端电压由 0～4.5 V 连续变化，如果用 0～15 V 量程电压表测量，其最小分度值为 0.5 V，测量误差较大，所以选用 0～3 V 量程的电压表 V1，再串联定值电阻，将其改装为 6 V 量程的电压表， 所以乙正确．由分压规律可知，U UV ＝2. (2)正确连接电路，闭合开关前，应使灯泡两端电压最小，故滑动变阻器的滑片应移到 a 端；由于电 压表内阻与定值电阻阻值相等，由分压规律可知，当电压表读数接近 2.25 V 时，小灯泡两端电压接近 4.5 V 的额定电压． 【答案】(1)乙 V1 2 (2)a 2.25 针对训练 1．某实验小组想研究小灯泡的伏安特性，除了提供小灯泡(规格“12 V 5 W”)外，还有以下一些器 材： A．电源：12 V，内阻不计 B．电流表 A1：0～0.6 A，内阻约 0.125 Ω C．电流表 A2：0～3 A，内阻约 0.025 Ω D．电压表 V1：0～3 V，内阻约 3 kΩ E．电压表 V2：0～15 V，内阻约 15 kΩ F．滑动变阻器 R(最大阻值为 18 Ω，滑片的有效移动长度为 27 cm) G．开关一个，导线若干 (1)完成该实验，需要选择的仪器有__ABEFG__．(填仪器前的字母代号) (2)某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图 1 所示．某次测量时，电流表指针位置如图 2 所示，电 流表读数为__0.40__ A，此时小灯泡的实际功率为__2.4__W. (3)根据 I－U 图象可知：从 A 点 IA＝0.30 A 到 B 点 IB＝0.50 A 的过程中小灯泡的电阻逐渐__增大__(选 填“增大”或“减小”)，改变的阻值约为__10.7__Ω(结果保留 1 位小数)．在获得 A→B 段图线数据的过 程中，滑动变阻器的滑片移动了__15__cm. 【解析】(1)根据小灯泡规格“12 V 5 W”可知额定电流 I 额＝P 额 U 额 ＝ 5 12 A≈0.42 A，所以电流表应选 0～0.6 A 量程；由于额定电压为 12 V，故电压表应选 0～15 V 量程；还需要电源、滑动变阻器、开关和 导线等，故所选器材为 ABEFG. (2)电流表量程是 0.6 A，每小格电流是 0.02 A，所以电流表读数为 I＝0.40 A；根据 I－U 图象可知 I＝0.40 A 时，小灯泡两端的电压 U＝6.0 V，所以小灯泡消耗的实际功率为 P＝UI＝2.4 W. (3)电路如图所示，根据 I－U 图象可知 RA＝ 4 0.3 Ω＝13.3 Ω、RB＝ 12 0.50 Ω＝24 Ω，从 A 点到 B 点的 过程中灯泡的电阻逐渐增大，改变的阻值为 10.7 Ω；设滑片在 A 点时与灯泡并联的滑动变阻器阻值为 R， 此时灯泡两端电压即与滑动变阻器并联电压为 U 并＝4 V，滑动变阻器另段电压为 12 V－4 V＝8 V，通过灯 泡的电流为 IL＝0.30 A，由串并联电路特点及欧姆定律可得， 4 V R ＋0.3 A ×(18 Ω－R)＝8 V，解得 R＝ 8 Ω；与灯泡并联的滑动变阻器电阻丝长度为 8 18 ×27 cm＝12 cm；在获得 AB 段图线数据的过程中，滑动 变阻器的滑片移动了 27 cm－12 cm＝15 cm. 考点 2 ? 数据的处理 【p144】 考点突破 例 2 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“2.0 V 0.5 A”．备有下列器材： A．电源 E(电动势为 3.0 V，内阻不计) B．电压表 V1(量程 0～3 V，内阻约 1 kΩ) C．电压表 V2(量程 0～15 V，内阻约 4 kΩ) D．电流表 A1(量程 0～3 A，内阻约 0.1 Ω) E．电流表 A2(量程 0～0.6 A，内阻约 0.6 Ω) F．滑动变阻器 R1(0～5 Ω，3.0 A) G．滑动变阻器 R2(0～200 Ω，1.25 A) H．开关和若干导线 为了尽可能准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请完成以下内容． (1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(请填写选项 前对应的字母)． (2)图甲是实物电路，请你不要改动已连接的导线，把还需要连接的导线补上． (3)某同学完成该实验后，又找了另外两个元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的 升高而增大，而另一个是由半导体材料制成的，它的电阻随温度的升高而减小．他又选用了合适的电源、 电表等相关器材后，对其中的一个元件进行了测试，测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表 所示： U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 请根据表中数据在图乙中作出该元件的 I－U 图线；该元件可能是由__________(填“金属”或“半导 体”)材料制成的． (4)在(3)的基础上，该同学进一步分析，如果让一节电动势为 1.5 V、内阻为 0.5 Ω的干电池只对该 元件供电，则该元件消耗的功率为__________W(结果保留两位有效数字)． 【解析】(1)因电源电压为 3 V，故电压表应选用 B；灯泡的额定电流为 0.5 A，则电流表应选用 E； 因滑动变阻器要采用分压式接法，故滑动变阻器应选用总阻值较小的 F. (3)由该元件的 I－U 图线的特征可知，元件的电阻随温度升高而减小，可知该元件可能是由半导体材 料制成的． (4)在元件的 I－U 图象中作出电源的 U－I 图线，由图丙可知交点坐标 I＝1.1 A，U＝0.95 V，则元件 消耗的功率为 P＝IU≈1.0 W. 【答案】(1)B E F (2)如图甲所示 (3)I－U 图线如图乙所示 半导体 (4)1.0(0.98～1.1 之间) 针对训练 2．某同学在实验室发现一废旧电阻元件，其上标注“2.5 V 1.2 W”的字样，为描绘出该元件的 U －I 图线，该同学在实验室找到了下列实验器材： A．直流电源(电动势 E＝3 V，内阻不计) B．电流表(量程 0～3 mA，内阻为 1 Ω) C．电流表(量程 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω) D．滑动变阻器(阻值范围 0～5 Ω，允许通过的最大电流为 0.6 A) E．滑动变阻器(阻值范围 0～50 Ω，允许通过的最大电流为 0.6 A) F．定值电阻(阻值为 999 Ω) G．定值电阻(阻值为 99 Ω) H．开关、导线若干 (1)电流表应选__C__；由于没有电压表，应将电流表__B__和定值电阻__F__串联后作为电压表使用； 滑动变阻器应选__D__．(填写器材前的字母标号) (2)如图甲所示为该同学连接的部分电路，请你帮助他完成剩余部分的连线． __如图所示__ (3)该同学通过实验得到该元件的 U－I 图线如图乙所示，由图线可知，该元件的阻值随温度的升高而 __增大__(选填“增大”“不变”或“减小”)，若将该元件直接接到电动势为 1.5 V、内阻为 2 Ω的电源 上，该元件消耗的功率为__0.28__W__. 【解析】(1)实验中电流表选用量程为 0～0.6 A 的 C，需将另一电流表 B 和 F 串联，改装为量程为 3 V 的电压表，描绘该元件的 U－I 图线时，电压应从零开始测量，故应采用分压电路，为了便于操作，滑动 变阻器选择 D. (2)实物连线中，由于待测元件阻值较小，电流表分压作用明显， 故电流表应采用外接法． (3)从题图乙中图线判断，电流增大，元件的阻值增大；直接接在电源上时，有 U＝1.5－2I(V)，作出 此时该元件的 U－I 图线，如图所示，两图线的交点即为元件的实际电流与电压，故该元件消耗的功率 P ＝0.28 W. 考点 3 ? 实验的创新 【p145】 考点突破 例 3 某同学想要描绘标有“3.8 V 0.3 A”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 0～3 V，内阻等于 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0～15 V，内阻等于 15 kΩ) 电流表 A1(量程 0～200 mA，内阻等于 10 Ω) 电流表 A2(量程 0～3 A，内阻等于 0.1 Ω) 滑动变阻器 R1(0～10 Ω，额定电流 2 A) 滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，额定电流 0.5 A) 定值电阻 R3(阻值等于 1 Ω) 定值电阻 R4(阻值等于 10 Ω) 定值电阻 R5(阻值等于 1 kΩ) 电源 E(E＝6 V，内阻不计) (1)请画出实验电路图，并将你选用的元件字母代码标在该元件的符号旁． Ｋ (2)按你设计的电路图，把实物图连成实验电路，在图上标出元件字母代码． (3)该同学描绘出的 I－U 图象应是下图中的________． 【解析】(1)用电压表 V1 和 R5 串联，可改装成量程为 U＝Ug rg (rg＋R5)＝3 3 ×(3＋1)V＝4 V 的电压表；用量 程为 200 mA 的电流表 A1 与定值电阻 R4 并联可改装为量程为 I＝Ig＋Igrg R4 ＝0.2 A＋0.2×10 10 A＝0.4 A 的电 流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接，电路图如图所示． (2) (3)小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的 I－U 图象应该是 B. 【答案】(1)见解析图 (2)见解析图 (3)B 【小结】①如果知道电压表的内阻和它两端的电压，则通过它的电流 IV＝UV RV ，即电压表可当电流表使 用，IV 很小． ②如给出的电表量程不符合尽量减小读数误差又能安全使用的要求，则要利用给出的定值电阻，从中 选用适当的给电表扩大量程． ③连实物图时，可以先一个一个“零件”连好，然后各“零件”组装成一个“系统”．例如：可以先 连接测量系统，注意分清电流表是内接还是外接；再连接控制系统，注意分清滑动变阻器是连成限流式还 是分压式． ④描点时要严格按数据描，描好后先看点的大致分布，判断是直线型还是曲线型，画直线要使不在直 线上的点对称分布在直线两旁，画曲线要平滑． 针对训练 3．LED 二极管的应用是非常广泛的，2014 年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和 美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管(LED)，并因此带来的新型节能光源．某同 学想要描绘某发光二极管的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压 U 和通过它的电流 I 的数据如下表所示. U/V 0.0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 I/mA 0.0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 30.0 实验室提供了以下器材： A．电压表(量程 0～3 V，内阻约 20 kΩ) B．电压表(量程 0～15 V，内阻约 100 kΩ) C．电流表(量程 0～50 mA，内阻约 40 Ω) D．电流表(量程 0～0.6 A，内阻约 2 Ω) E．滑动变阻器(阻值范围 0～20 Ω，允许最大电流 2 A) F．电源(电动势 6 V，内阻不计) G．开关，导线若干 (1)该同学做实验时，电压表选用的是__A__，电流表选用的是__C__(填选项字母)． (2)如图甲中的实物连线已经连了部分电路，请按实验要求将实物图中的连线补充完整． __见解析图甲__ (3)根据表中数据，请在图乙中画出该二极管的 I－U 图线． __见解析图乙__ (4)若此发光二极管的最佳工作电流为 15 mA，现将此发光二极管与电动势为 3 V、内阻不计的电池组 相连，还需串联一个阻值 R＝__53__ Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态．(结果保留两位有效数字) 【解析】(1)根据实验数据表可知电压最大为 2.80 V，最大电流为 30.0 mA，所以电压表应选择 A，电 流表应选择 C. (2)通过估算二极管的阻值可知满足RV Rx >Rx RA ，所以电流表应用外接法． 由于电流、电压从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，连线图如图甲所示． (3)画出的 I－U 图象如图乙所示 (4)根据闭合电路欧姆定律应有 I＝ E Rx＋R ，由 I－U 图象可读出 I＝15 mA 时对应的电压 U＝2.2 V，可 求出 Rx≈146.7 Ω，代入数据解得 R≈53 Ω. 考 点 集 训 【p319】 1．一只小灯泡，标有“3 V 1.5 W”的字样．现要描绘小灯泡 0～3 V 的伏安特性曲线．实验器材有： A．最大阻值为 10 Ω的滑动变阻器 B．电动势为 6 V、内阻约为 1.0 Ω的电源 C．量程为 0～0.6 A、内阻约为 1.0 Ω的电流表 A1 D．量程为 0～3 A、内阻约为 0.1 Ω的电流表 A2 E．量程为 0～3 V、内阻约为 6 kΩ的电压表 V1 F．量程为 0～15 V、内阻约为 10 kΩ的电压表 V2 G．开关、导线若干 (1)电压表应选用__E__；电流表应选用__C__．(将选项代号的字母填在横线上) (2)在该实验中，设计了如图所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是__C__(将选项代号的 字母填在横线上)． (3)以下是该实验的操作步骤： A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路； B．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大； C．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U1，I1)，移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一 组(U，I)值，共测出 12 组数据； 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． 指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改． __步骤 B 不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤 D 有错，应为按所测 数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．__ 【解析】(1)因为小灯泡的额定电压为 3 V，故电压表选 E；小灯泡的额定电流 I＝P U ＝1.5 3 A＝0.5 A， 故电流表选 C. (2)小灯泡在额定电压下的电阻 R＝U I ＝6 Ω，由于RV R >R RA ，故电流表外接．描绘伏安特性曲线时，电压 从零开始，需用滑动变阻器的分压式接法，选 C. 2．某实验小组在进行课外实验探究中，要描绘一个标有“3.8 V 1 W”的小灯泡的 R－U 曲线，除了 导线和开关外，还有以下器材可供选择： A．电压表 V(量程 0～5 V，内阻约为 5 kΩ) B．直流电源 E(电动势 4.5 V，内阻不计) C．电流表 A1(量程 0～300 mA，内阻约为 1 Ω) D．电流表 A2(量程 0～800 mA，内阻约为 0.4 Ω) E．滑动变阻器 R1(阻值 0～20 Ω) (1)实验中为了比较准确地测量且方便调节，电流表应选用__A1__(选填“A1”或“A2”)． (2)实验中要求小灯泡电压从零开始逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小．请你为该实验小组设 计电路图，画在下面方框中． __如图所示__ (3)根据实验数据，该实验小组计算并描绘出了 R－U 的图象，与理想情况略有偏差，如图甲所示．由 图甲可知，当所加电压为 2.0 V 时，灯泡实际消耗的电功率为__0.44__W(保留两位有效数字)． (4)小灯泡的 I－U 图象如图乙所示．则流过小灯泡的电流 I 随电压 U 变化的图象是__①__(请选择 “①”或“②”)． 【解析】(1)小灯泡的功率 P＝IU，则 I＝ 1 3.8 A＝0.263 A＝263 mA，知实验中为了比较准确地测量且 方便调节，电流表应选用 A1. (2)由题中要求和数据，可知电流表应外接，采用分压电路，实验电路图如答案图所示． (3)由题图甲可知，当所加电压为 2 V 时，灯泡的电阻为 R＝9 Ω，小灯泡实际消耗的电功率为 P＝U2 R ≈ 0.44 W. (4)小灯泡的电阻随电压 U 升高而增大，小灯泡的 I－U 图象与原点连线的斜率的倒数即小灯泡电阻， 可知题图乙中流过小灯泡的电流 I 随电压 U 变化的图象是①. 3．某同学合理选用下列器材组成一个电路，同时对两个不同的热敏电阻 RA、RB 进行了测量，得到了两 个热敏电阻的 I－U 关系曲线，如图所示． 在实验中，有以下器材供选择： A．量程为 0～50 mA 的电流表 A1，内阻约 10 Ω B．量程为 0～0.6 A 的电流表 A2，内阻约 0.05 Ω C．量程为 0～3 V 的电压表 V1，内阻约 10 kΩ D．量程为 0～6 V 的电压表 V2，内阻约 50 kΩ E．电动势为 12 V、内阻不计的直流电源 F．滑动变阻器 R1(50 Ω，0.6 A) G．滑动变阻器 R2(10 Ω，0.02 A) H．单刀单掷开关一个、导线若干． (1)为了得到热敏电阻完整的 I－U 关系曲线，请选择合适的实验器材：__ACDEFGH__(填器材前的选项 字母)． (2)请设计实验电路并把它画到方框中，标明相应的器材代号． (3)该同学将 RA、RB 串联起来，与电压恒为 7 V 的稳压电源连接，则此时热敏电阻 RA 和 RB 消耗的功率 之比为__2∶5__． 4．当小灯泡发光时，其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而变化．某同学为研究这一现象，按照自 己设计的实验电路测量出小灯泡的电流 I 和电压 U，得到如下表所示的数据． I/A 0.00 0.12 0.22 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图．可用的器材有：电源(电动势为 3 V)；小 灯泡；电压表(量程 3 V，内阻约 3 kΩ)；电流表(量程 0～0.6 A，内阻约 0.2 Ω)；滑动变阻器(变化范 围 0～10 Ω)；开关和导线若干． __如图甲所示__ (2)①在坐标上画出小灯泡的 U－I 曲线(图上已描出部分点)；②由图可知：灯丝的电阻随灯泡亮度增 加而__变大__(选填“变大”或“变小”)． __如图乙所示__ (3)如果将上述实验中使用的小灯泡接在电动势为 1.5 V，内阻为 2.0 Ω的电源两端，利用上面的 U －I 曲线可求出小灯泡的实际功率是__0.28(0.26～0.30 均可)__ W，电源效率为__53%(51%～55%均 可)__．(保留两位有效数字) 【解析】(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验，电路采用分压接法，由于小灯泡电阻较小，电流表应外 接．(2)采用描点法描绘小灯泡伏安特性曲线．小灯泡伏安特性曲线上每点的纵坐标与横坐标的比值表示 灯丝电阻大小，可知小灯泡灯丝电阻随电流的增大而增大，即小灯泡灯丝电阻随小灯泡亮度的增大而变 大．(3)在描绘的小灯泡伏安特性曲线所在的坐标系中作出电动势为 1.5 V、内阻为 2 Ω的电源伏安特性 曲线，如答图丙所示，两曲线交点坐标的乘积等于小灯泡的实际功率，为 P＝0.28 W，电源效率η＝53%. 5．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3 V 1.5 W”灯泡两端的电压和 通过灯泡的电流．现有如下器材： 直流电源(电动势 3.0 V，内阻不计) 电流表 A1(量程 0～3 A，内阻约 0.1 Ω) 电流表 A2(量程 0～600 mA，内阻约 5 Ω) 电压表 V1(量程 0～3 V，内阻约 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0～15 V，内阻约 200 kΩ) 滑动变阻器 R1(阻值 0～10 Ω，额定电流 1 A) 滑动变阻器 R2(阻值 0～1 kΩ，额定电流 300 mA) (1)在该实验中，电流表应选择__A2__(填“A1”或“A2”)，电压表应选择__V1__(填“V1”或“V2”)， 滑动变阻器应选择__R1__(填“R1”或“R2”)． (2)某同学用导线 a、b、c、d、e、f、g 和 h 连接成如图甲所示的电路，若用该电路测出灯泡的工作 电压 U 和电流 I，根据 R＝U I 计算此时灯泡的电阻，则灯泡电阻的测量值__小于__(选填“大于”“等于” 或“小于”)真实值． (3)该同学连接电路后检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好．但 闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路 的导线为__h__(选填导线代号)． (4)图乙是学习小组在实验中根据测出的数据，在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线．若将两个 该灯泡和 R＝6.0 Ω的定值电阻一起串联与题中的电源组成闭合回路，请估算每个小灯泡的实际功率 P＝ __0.19__W(保留两位有效数字)． 【解析】(1)在该实验中，标有“3 V 1.5 W”灯泡的正常工作电流为 0.5 A，则电流表应选择量程 600 mA 的电流表 A2，电压表应选择量程 3 V 的电压表 V1，由于电流表应从零开始变化，则滑动变阻器应选 分压接法，滑动变阻器应选择阻值较小的滑动变阻器 R1.(2)如题图甲所示的电路，电流表外接，电流的测 量值大于通过小灯泡电流的真实值，电阻测量值小于真实值．(3)闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小 灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，说明断路的导线为 h，滑动变阻器分压接法变 成了限流接法．(4)若将两个该灯泡和 R＝6.0 Ω的定值电阻一起串联与题中的电源组成闭合回路，由闭合 电路欧姆定律，E＝2U＋IR，变化成 I＝E R －2 R U，代入相关数据，得 I＝0.5－1 3 U.在题图乙中画出 I＝0.5－1 3 U 函数图象(如答图)，与小灯泡的伏安特性曲线交点的坐标约为(0.75 V，0.25 A)，每个小灯泡的实际功率 P＝UI＝0.75×0.25 W≈0.19 W. 6．某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线 的连接． (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求 用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； __如图 1 所示__ (2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为__0.44__A； 图乙 图丙 (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将__4__只相同的小电珠并联后，直接 与电动势为 3 V、内阻为 1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为 __2.28__W(保留两位小数)． 【解析】(1)电流表示数要从零开始逐渐增大，滑动变阻器要用分压接法，如图 1 所示． (2)电流表示数为 0.44 A. (3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时 R 外 ＝r＝1 Ω，I＝ E R 外＋r ＝3 2 A＝1.5 A，U 外＝E 2 ＝1.5 V，即每只小电珠两端的电压为 1.5 V，通过图象可知 每只小电珠的电流为 I0＝0.38 A，n＝I I0 ≈4(只)；通过每只小电珠的电流为 I0，两端电压为 U，根据闭合 电路欧姆定律得：U＋nI0r＝E，而 U＋4I0＝3 V，U＝－4I0＋3 V，如图 2 所示，图线的交点纵、横坐标分 别为 U≈1.5 V，I0≈0.38 A，P＝UI0＝0.57 W，P 总＝nP＝0.57×4 W＝2.28 W. 图 2 7．某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线． (1)甲同学要描绘一个标有“3.6 V 1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线，除了导线和开关外，还有以 下可供选择的器材： 电压表 V(量程 0～5 V，内阻约为 5 kΩ) 电流电源 E(电动势 4.5 V，内阻不计) 电流表 A1(量程 0～350 mA，内阻约为 1 Ω) 电流表 A2(量程 0～150 mA，内阻约为 2 Ω) 滑动变阻器 R1(阻值 0～200 Ω) 滑动变阻器 R2(阻值 0～10 Ω) 实验中电流表应选__A1__，滑动变阻器应选__R2__(填写器材代号)；在方框中画出完整的实验电路图， 并标明器材代号． (2)乙同学利用甲同学的电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线，如图甲所示．然后他用如图 乙所示的电路分别给三个元件供电，并测出给元件 1 和元件 2 供电时的电流和电压值，分别标在图甲上(A 点和 B 点)．已知 R0＝ 9．0 Ω，该电源的电动势 E′＝__3.0__V，内电阻 r′＝__1.0__Ω.用图乙的电路单独给元件 3 供电 时，元件 3 的电功率 P＝__0.2__W. 【解析】(1)“3.6 V 1.2 W”的小灯泡的额定电流 I＝0.33 A，所以应选择电流表 A1；因为描绘小灯 泡的伏安特性曲线要求电压从零开始变化，所以应选用分压电路，为了调节方便，滑动变阻器应选择阻值 小的，即选择滑动变阻器 R2；考虑到灯泡的电阻较小，应选择电流表外接法． (2)依题意有 E′＝1.5 V＋0.15 A×(9.0 Ω＋r′)，E′＝2.2 V＋0.08 A×(9.0 Ω＋r′)，解得：E′ ＝3.0 V，r′＝1.0 Ω.连接 AB 作一直线与元件 3 的伏安特性曲线的交点为 (1.0 V，0.2 A)，所以用图 乙的电路单独给元件 3 供电时，元件 3 的电功率 P＝0.2 W.