第43講　描繪小燈泡的伏安特性曲線

基礎(chǔ)命題點(diǎn)　課本原型實(shí)驗(yàn)


一、實(shí)驗(yàn)原理
用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組U、I值，在I-U坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來。
二、實(shí)驗(yàn)器材
小燈泡“3.8 V,0.3 A”或小燈泡“2.5 V,0.6 A”一個、電壓表(0～3 V～15 V)與電流表(0～0.6 A～3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 Ω)一個、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1．因?yàn)樾襞蓦娮璞容^小，所以電流表用外接法接入電路；因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)需要使電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍盡量大，所以滑動變阻器采用分壓式接法，按實(shí)驗(yàn)中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。

2．把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S。
3．移動滑動變阻器滑片，測出12組不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S。
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
電壓U/V












電流I/A












四、數(shù)據(jù)處理
1．在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系。
2．在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標(biāo)紙為宜)。
3．將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線。
五、注意事項(xiàng)
1．本實(shí)驗(yàn)中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法。
2．本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖線，需要測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故滑動變阻器必須采用分壓式接法。
3．為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于電路圖中的a端。
4．I-U圖象在中段將發(fā)生明顯彎曲，故在中段繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差。
5．當(dāng)小燈泡電壓快接近額定電壓值時，要緩慢地增加到額定電壓值，記錄I后馬上斷開開關(guān)。
6．誤差較大的點(diǎn)要舍去，I-U圖象應(yīng)是平滑曲線而非折線。
7．建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙。
六、誤差分析
1．系統(tǒng)誤差：由于采用的是電流表外接法，電流表的測量值大于小燈泡電流的真實(shí)值。
2．偶然誤差
(1)電壓表、電流表讀數(shù)時存在誤差。
(2)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖時存在誤差。

(2017·全國卷Ⅰ)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性。所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖a所示。

由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)。
(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖b所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為________ W，最大功率為________ W。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))
解析　(1)小燈泡的電壓要求從0開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器采用分壓式接法，電流表采用外接法，小燈泡的額定電壓超出電壓表的量程，需將電壓表與R0串聯(lián)后接入電路。電路圖如圖所示。
(2)I-U圖象中隨著電流的增大，圖線對應(yīng)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變小，小燈泡的電阻增大。根據(jù)電阻定律R＝ρ，得燈絲的電阻率增大。
(3)當(dāng)R＝0時，電源路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線甲所示。此時小燈泡功率有最大值。
當(dāng)R＝9 Ω時，將R看做電源內(nèi)阻，則等效電源內(nèi)阻為10 Ω，其路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線乙所示。此時小燈泡功率有最小值。
取圖線甲與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)：
U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，
小燈泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17 W。
取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)：
U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，
小燈泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39 W。

答案　(1)實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示。

(2)增大　增大　(3)0.39　1.17

(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線時，往往要求對小燈泡兩端的電壓或通過它的電流調(diào)節(jié)范圍盡量大，一般要求從零開始調(diào)節(jié)，因此，滑動變阻器往往選擇分壓式接法。
(2)在保證安全的前提下，電壓表和電流表應(yīng)選擇量程小的，因?yàn)檫@樣指針偏角會大些，減小測量誤差。

(2019·廣西欽州三模)某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V,0.3 A”字樣的小燈泡L的伏安特性曲線，要求實(shí)驗(yàn)盡量準(zhǔn)確?？晒┻x擇的器材除小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：
電壓表V，量程0～5 V，內(nèi)阻約5 kΩ
電流表A1，量程0～500 mA，內(nèi)阻約0.5 Ω
電流表A2，量程0～100 mA，內(nèi)阻約4 Ω
滑動變阻器R1，最大阻值10 Ω，額定電流2.0 A
滑動變阻器R2，最大阻值100 Ω，額定電流1.0 A
直流電源E，電動勢約6 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)
(1)上述器材中，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________(填寫所選器材的字母符號)。
(2)該同學(xué)正確選擇儀器后連接了如圖甲所示的電路，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使誤差盡量小，實(shí)驗(yàn)前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的兩項(xiàng)問題：
①_______________________________________________________________；
②______________________________________________________________。

(3)該同學(xué)校正電路后，經(jīng)過正確的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄，描繪出了小燈泡的伏安特性曲線，如圖乙所示，由此推斷小燈泡的電阻值隨工作電壓的增大而________(選填“不變”“增大”或“減小”)。
(4)該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后又進(jìn)行了以下探究：把兩只這樣的小燈泡并聯(lián)，直接接在電動勢為4 V、內(nèi)阻為8 Ω的電源上組成閉合回路。請你根據(jù)上述信息估算此時一只小燈泡的功率約為________ W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
答案　(1)A1　R1
(2)①電流表沒有采用外接法?、诨瑒幼冏杵鳑]有采用分壓式接法
(3)增大　(4)0.19(0.17～0.21)
解析　(1)燈泡額定電流為0.3 A，故電流表應(yīng)選擇A1；由于本實(shí)驗(yàn)中描繪小燈泡的伏安特性曲線，要求電壓從零開始，必須采用分壓式接法，因此滑動變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1。
(2)由于燈泡內(nèi)阻較小，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，故只能采用電流表外接法；描繪小燈泡的伏安特性曲線，要求電壓從零開始，滑動變阻器必須采用分壓式接法。
(3)I-U圖象中圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，則可知，燈泡電阻隨電壓的增大而增大。
(4)設(shè)每只燈泡兩端的電壓為U，流過的電流為I，兩燈泡并聯(lián)接在電源兩端，由閉合電路歐姆定律可得：U＝E－2Ir，代入數(shù)據(jù)可得：U＝4.0－16I，在原伏安特性曲線圖象中作函數(shù)U＝4.0－16I的圖線，交點(diǎn)代表每個燈泡兩端的電壓和流過每個燈泡的電流，如圖所示：

則由圖可知，燈泡兩端的電壓為1.00 V，電流為0.19 A，則燈泡的功率P＝UI＝1.0×0.19 W＝0.19 W。

能力命題點(diǎn)　實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新


1．實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新主要是實(shí)驗(yàn)對象的變化，不再是描繪小燈泡的伏安特性曲線，而是描繪其他電學(xué)元件一個量隨另一個量變化的圖象，如熱敏電阻、光敏電阻、二極管等。
2．無論想在圖象上反映哪兩個量之間的關(guān)系，都是先據(jù)測量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后用平滑的曲線或直線擬合這些點(diǎn)。擬合時讓盡可能多的點(diǎn)在線上或者均勻分布在線的兩側(cè)。

(2018·全國卷Ⅰ)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖a所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω；電源E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表(量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)；單刀開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2。

實(shí)驗(yàn)時，先按圖a連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃。將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調(diào)節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 ℃。實(shí)驗(yàn)得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列問題：
(1)在閉合S1前，圖a中R1的滑片應(yīng)移動到________(填“a”或“b”)端；
(2)在圖b的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出R2-t曲線；

(3)由圖b可得到RT在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性。當(dāng)t＝44.0 ℃時，可得RT＝________ Ω；
(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖c所示，該讀數(shù)為________ Ω，則手心溫度為________ ℃。
解析　(1)圖a的電路滑動變阻器采用限流接法，在閉合S1前，R1應(yīng)該調(diào)節(jié)到接入電路部分的電阻值最大，使電路中電流最小，即圖a中的R1的滑片應(yīng)移到b端。
(2)將t＝60 ℃和t＝70 ℃對應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)對應(yīng)畫在坐標(biāo)圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫出R2-t 圖象，如圖所示。

(3)根據(jù)題述實(shí)驗(yàn)過程可知，測量的R2數(shù)據(jù)等于熱敏電阻RT對應(yīng)溫度的電阻值。由畫出的R2-t圖象可知，當(dāng)t＝44.0 ℃時，對應(yīng)的RT＝450 Ω。
(4)由畫出的R2-t圖象可知，RT＝620.0 Ω，則手心溫度t＝33.0 ℃。
答案　(1)b　(2)見解析圖　(3)450　(4)620.0　33.0

高考命題考查的I-U圖象問題不一定是描繪小燈泡的伏安特性曲線，也可能是我們較陌生的元件的I-U圖象或其他圖象，比如本題的R2-t圖象。不過描繪其他兩個量之間關(guān)系的圖象同描繪小燈泡伏安特性曲線的方法類似。

1．(2019·全國卷Ⅱ)某小組利用圖a所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系，圖中和為理想電壓表；R為滑動變阻器，R0為定值電阻(阻值100 Ω)；S為開關(guān)，E為電源。實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(jì)(圖中未畫出)測出。圖b是該小組在恒定電流為50.0 μA時得到的某硅二極管U-t關(guān)系曲線?；卮鹣铝袉栴}：


(1)實(shí)驗(yàn)中，為保證流過二極管的電流為50.0 μA，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電壓表的示數(shù)為U1＝________ mV；根據(jù)圖b可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時，硅二極管正向電阻________(填“變大”或“變小”)，電壓表示數(shù)________(填“增大”或“減小”)，此時應(yīng)將R的滑片向________(填“A”或“B”)端移動，以使示數(shù)仍為U1。
(2)由圖b可以看出U與t成線性關(guān)系。硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為＝________×10－3 V/℃(保留兩位有效數(shù)字)。
答案　(1)5.00　變小　增大　B　(2)2.8
解析　(1)、是理想電壓表，則R0與硅二極管串聯(lián)，電流相等，R0兩端電壓U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由U-t圖象知，當(dāng)控溫爐內(nèi)溫度t升高時，U變小，又I＝50.0 μA不變，故硅二極管正向電阻變小；當(dāng)控溫爐內(nèi)溫度升高時，硅二極管電阻變小，反過來影響電路中電流，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大，示數(shù)增大；要保持示數(shù)不變，需增大滑動變阻器的阻值，即將滑片向B端移動。
(2)由U-t圖象的斜率可知：＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
2．(2019·深圳中學(xué)高三診斷測試)發(fā)光晶體二極管是家用電器上指示燈的一種電子元件，它的電路符號如圖甲所示。正常使用時，帶“＋”號的一端接高電勢，帶“－”號的一端接低電勢。某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測得它兩端的電壓UD和通過它的電流I的數(shù)據(jù)，并記錄在下表中：
UD/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
3.0
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
13.0
19.0
24.0
28.0
37.0
(1)在圖乙中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖。所用的實(shí)驗(yàn)器材有：量程為5 V的電壓表，其內(nèi)阻約為10 kΩ；量程為50 mA的電流表mA，內(nèi)阻約為100 Ω；直流電源E；滑動變阻器R；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。
(2)在圖丙中的方格紙上用描點(diǎn)法畫出二極管的伏安特性曲線，并由此判斷，該二極管的電阻隨所加電壓的增大而________ (填“增大”或“減小”)。
(3)已知該發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.7 V，現(xiàn)用6 V穩(wěn)壓電源供電，需要串聯(lián)一個電阻R才能使二極管工作在最佳狀態(tài)，試運(yùn)用伏安特性曲線計(jì)算R的阻值為________ Ω(取整數(shù))。

答案　(1)圖見解析　(2)圖見解析　減小　(3)127
解析　(1)由題設(shè)要求可知，滑動變阻器接成分壓器電路，電流表外接，如圖乙所示。

(2)用表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn)，畫出伏安特性曲線如圖丙中的曲線所示，結(jié)合I-U圖象由歐姆定律R＝可知，該二極管的電阻隨所加電壓的增大而減小。
(3)根據(jù)伏安特性曲線可得，當(dāng)二極管的工作電壓為2.7 V時，工作電流約為26 mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為3.3 V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R＝＝ Ω≈127 Ω。

課時作業(yè)

1．(2019·河北省衡水市武邑中學(xué)高三下第一次質(zhì)檢)要測繪額定電壓為2 V的日常用小電珠的伏安特性曲線，所供選擇的器材除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電源E(電動勢3.0 V，內(nèi)阻可不計(jì))
B．電壓表V1(量程為0～3.0 V，內(nèi)阻約2 kΩ)
C．電壓表V2(0～15.0 V，內(nèi)阻約6 kΩ)
D．電流表A1(0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω)
E．電流表A2(0～100 mA，內(nèi)阻約2 Ω)
F．滑動變阻器R1(最大值10 Ω)
G．滑動變阻器R2(最大值2 kΩ)
(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選擇________，電流表應(yīng)選擇________，滑動變阻器應(yīng)選擇________。(填各器材的序號)

(2)為提高實(shí)驗(yàn)精度，請你在如圖a中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。
(3)根據(jù)圖a，在圖b中把缺少的導(dǎo)線補(bǔ)全，連接成實(shí)驗(yàn)的電路。
(4)實(shí)驗(yàn)中移動滑動變阻器滑片，得到了小電珠的U-I圖象如圖c所示，則該小電珠的額定功率是________ W，小電珠電阻的變化特點(diǎn)是______________________。
答案　(1)B　D　F　(2)圖見解析　(3)圖見解析
(4)0.96　小電珠的電阻隨電壓(溫度)的增大而增大
解析　(1)因小電珠的額定電壓只有2 V，則實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選擇B，由圖c可知電流表應(yīng)選擇D，滑動變阻器要用分壓式接法，故應(yīng)選擇阻值較小的F。
(2)電路如圖。

(3)實(shí)物圖連接如圖。

(4)由圖可知，當(dāng)電壓為U＝2 V時，I＝0.48 A，可知小電珠的額定功率是P＝IU＝0.96 W；小電珠電阻的變化特點(diǎn)是小電珠的電阻隨電壓(溫度)的增大而增大。
2．(2019·石家莊精英中學(xué)高三二調(diào))某同學(xué)做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)，已知小燈泡標(biāo)稱值為“2.5 V　1.25 W”，實(shí)驗(yàn)室中除導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：
電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻為3 kΩ)
電流表A1(量程為100 mA，內(nèi)阻為10 Ω)
電流表A2(量程為3 A，內(nèi)阻為0.1 Ω)
滑動變阻器R1(0～10 Ω，額定電流為2 A)
滑動變阻器R2(0～1 kΩ，額定電流為0.5 A)
定值電阻R3(阻值為2.5 Ω)
定值電阻R4(阻值為10 Ω)
定值電阻R5(阻值為1 kΩ)
電源E(E＝3 V，內(nèi)阻不計(jì))
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量。

(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________，并________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)定值電阻。(均填器材的符號)
(2)在圖1中的虛線框內(nèi)畫出電路圖。(圖中標(biāo)出選用的器材的符號)
(3)實(shí)驗(yàn)中得到的該燈泡的伏安特性曲線如圖2所示，如果將小燈泡與另一個電動勢為2 V，內(nèi)阻為4 Ω的電源直接相連，則小燈泡的實(shí)際功率為________ W。(保留兩位有效數(shù)字)
答案　(1)R1　A1　并聯(lián)　(2)圖見解析　(3)0.25
解析　(1)為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R1；燈泡的額定電流為：I＝＝＝0.5 A＝500 mA，電流表A2的量程太大，不能用它測電流，故把電流表A1與定值電阻R3并聯(lián)擴(kuò)大其量程測電流。
(2)描繪小燈泡伏安特性曲線時，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡電阻，電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。

(3)在小燈泡的I-U坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的伏安特性曲線如圖所示：

由圖示圖線可知交點(diǎn)坐標(biāo)為：U＝0.9 V，I＝0.28 A
小燈泡的實(shí)際功率為：P＝UI＝0.9×0.28 W≈0.25 W。
3．(2019·湖北省高三4月調(diào)考)某同學(xué)在做完“描繪小燈泡的伏安特性曲線”后，又對一個標(biāo)有“6 V　3.5 W”的小電風(fēng)扇電動機(jī)(線圈電阻恒定)的伏安特性曲線進(jìn)行了研究，同研究小燈泡一樣，要求電風(fēng)扇電動機(jī)兩端的電壓能從零逐漸增加到6 V，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：
A．電流表(量程Ⅰ：0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω；量程Ⅱ：0～3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω)
B．電壓表(量程為0～6 V，內(nèi)阻幾千歐)
C．滑動變阻器R1(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)
D．滑動變阻器R2(最大阻值1750 Ω，額定電流0.3 A)
E．電池組(電動勢為9 V，內(nèi)阻小于1 Ω)
F．開關(guān)和導(dǎo)線若干

(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動變阻器應(yīng)選________(填“C”或“D”)，電流表的量程應(yīng)選________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖甲連接成符合這個實(shí)驗(yàn)要求的電路。
(3)閉合開關(guān)前，為防止電動機(jī)輸入電壓過高而損壞，滑動變阻器滑片P應(yīng)滑到________(填“M”或“N”)端。
(4)閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，改變加在電動機(jī)上的電壓，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表示數(shù)大于1 V時電風(fēng)扇才開始轉(zhuǎn)動，電動機(jī)的伏安特性曲線如圖乙所示，則電動機(jī)線圈的電阻為________ Ω，電動機(jī)正常工作時的機(jī)械功率為________ W。(保留兩位有效數(shù)字)
答案　(1)C　Ⅰ　(2)圖見解析
(3)M　(4)2.5　2.6
解析　(1)電風(fēng)扇的額定電流I＝＝0.58 A，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表應(yīng)選擇量程Ⅰ。為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選擇總電阻較小的，即選擇C。
(2)因?yàn)殡妷?、電流需從零開始測起，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電風(fēng)扇的電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖①所示。則可知對應(yīng)的實(shí)物圖如圖②所示。

(3)閉合開關(guān)前，為防止電動機(jī)輸入電壓過高而損壞，滑動變阻器滑片P應(yīng)滑到M端。
(4)電壓表讀數(shù)大于1 V時電風(fēng)扇才啟動，由圖象可知U＝1 V時，I＝0.4 A。根據(jù)歐姆定律得，R＝＝ Ω＝2.5 Ω。正常工作時電壓為6 V，根據(jù)圖象可知電流為0.57 A，則電風(fēng)扇發(fā)熱功率P＝I2R＝0.572×2.5 W＝0.81 W，則機(jī)械功率P′＝UI－I2R＝6×0.57 W－0.81 W≈2.6 W。
4．(2019·河南鄭州三模)二極管為非線性元件，其主要特性是單向?qū)щ娦浴Ｕ螂妷狠^小時，電流很小，二極管呈現(xiàn)較大的電阻特性；當(dāng)電壓超過一定數(shù)值(稱為開啟電壓)時，電流迅速增加，呈現(xiàn)較小的電阻特性。加反向電壓(不超過擊穿電壓)時呈現(xiàn)很大的電阻特性，反向電壓增加時，反向電流幾乎不變。物理小組欲研究測量二極管正向伏安特性，設(shè)計(jì)了甲、乙、丙三種電路，如圖所示，小組最終選擇了丙圖。操作步驟如下：

a．根據(jù)電路圖丙連接電路；
b．閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)各可變電阻，使得開關(guān)S2由斷開到閉合時，靈敏電流表G指針無偏轉(zhuǎn)，并記錄此時電壓表V的示數(shù)U和電流表A的示數(shù)I；
c．調(diào)節(jié)可變電阻，重復(fù)步驟b，讀出多組不同的U值和I值，記錄數(shù)據(jù)如表格所示；
電壓
U/V
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
電流
I/mA
0
0
0
0
0
1.0
4.0
13.0
27.0
53.0
90.0
d．在坐標(biāo)紙上描繪出二極管正向伏安特性曲線。
根據(jù)以上內(nèi)容，請回答以下問題
(1)從設(shè)計(jì)原理上講，對于甲圖和乙圖的誤差分析，下列說法正確的是________。
A．甲圖誤差的來源在于電流表的分壓作用，乙圖的誤差來源在于電流表的分壓作用
B．甲圖誤差的來源在于電流表的分壓作用，乙圖的誤差來源在于電壓表的分流作用
C．甲圖誤差的來源在于電壓表的分流作用，乙圖的誤差來源在于電流表的分壓作用
D．甲圖誤差的來源在于電壓表的分流作用，乙圖的誤差來源在于電壓表的分流作用
(2)在坐標(biāo)圖中根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描繪出二極管正向伏安特性曲線。

(3)從描繪的圖線來看，二極管的開啟電壓約為________ V(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。
(4)已知二極管的電阻R0＝，從描繪的圖線來看，當(dāng)二極管導(dǎo)通時，二極管的電阻隨著U的增大而迅速________。(填“增大”或“減小”)
(5)從設(shè)計(jì)原理上講，電路圖丙中的二極管電阻測量值________真實(shí)值。(填“大于”“等于”或“小于”)
答案　(1)C　(2)圖見解析　(3)0.5　(4)減小　
(5)等于
解析　(1)由圖示電路圖可知，圖甲采用電流表外接法，圖乙采用電流表內(nèi)接法，甲圖誤差的來源在于電壓表的分流作用，乙圖的誤差來源在于電流表的分壓作用，故C正確。
(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖線如圖所示。

(3)由圖示圖象可知，二極管的開啟電壓為0.5 V。
(4)由圖示圖象可知，當(dāng)二極管導(dǎo)通時，通過二極管的電流隨電壓增加按非線性關(guān)系迅速上升，二極管兩端的電壓與通過二極管的電流比值迅速減小，即二極管的電阻隨著U的增大而迅速減小。
(5)由圖丙所示電路圖可知，圖丙所示電路避免了電表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)的影響，電路圖丙中的二極管電阻測量值等于真實(shí)值。

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