2020屆高考物理試驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線

2020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線2020高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線1.在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻Rx約為200d電壓表V的內(nèi)阻約為2kd，電流表A的內(nèi)阻約為10d，測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖甲或乙所示，結(jié)果由公式Rx=號(hào)計(jì)算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的讀數(shù)；若將圖甲和圖乙中電路測(cè)得的電阻值分別記為 Rx1和Rx2，則X1 X2 ^“RJ或“R*2”）更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，且測(cè)量x1 x2值Rx1 （填“大于”“等于”或“小于”）真實(shí)值，測(cè)量x值Rx2 （填“大于”“等于”或“小于”）真實(shí)值。x2答案Rx1大于小于2.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測(cè)得電流一電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：電流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.68L793,2電壓U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.121L46（1）用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線。1/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖所示；請(qǐng)指出圖線的特征，并解釋形成的原因。答案(1)如圖所示2/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線(2)電阻隨電流增大存在三個(gè)區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同。第一區(qū)間電流很小時(shí)，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢。.某學(xué)習(xí)小組欲探究小燈泡(“3V、1.5W”)的伏安特性，可提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：A.電池組：電動(dòng)勢(shì)約4.5V,內(nèi)阻可不計(jì)；B,雙量程的電壓表：V1：量程為0?3V、內(nèi)阻約為3kft；V2：量程為0?15丫、內(nèi)阻約為15kftC.雙量程的電流表：A1：量程為0?0.6A、內(nèi)阻約為1dA2：量程為0?3A、內(nèi)阻約為0.1dD,滑動(dòng)變阻器R:阻值范圍為0?10d、允許通過的最大電流為2A；E.開關(guān)S,導(dǎo)線若干。在盡量提高測(cè)量精度的情況下，請(qǐng)回答下列問題：(1)根據(jù)以上器材，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中的實(shí)物圖連接成完整電路。(2)閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到(填“A”或"B”)端。3/14

2020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到電壓、電流數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)谌鐖D乙所示的坐標(biāo)紙上畫出小燈泡的U—I圖線。組數(shù)1組數(shù)123[7/V00.280.58//A00.10。?2045670.921.502.003.000.300.400.450.49(4)根據(jù)圖線可估得小燈泡在常溫下的電阻約為fto(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)見答案(1)CE(2)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示4/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線(3)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，小明測(cè)量小燈泡的電壓U和電流I，利用P=UI得到電功率。實(shí)驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0Y1.8W”，電源為12V的電池，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10fto(1)準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如圖所示。請(qǐng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置。(用筆畫線代替導(dǎo)線)(2)現(xiàn)有10。、20a和50a的定值電阻，電路中的電阻R1應(yīng)選a的定值電阻。(3)測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除 兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材。5/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線(4)小明處理數(shù)據(jù)后將P、U2描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如圖所示。請(qǐng)指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤健４鸢?1)見答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中選擇滑動(dòng)變阻器(填“RJ或“R2”)。(2)根據(jù)圖甲所示電路將圖乙中實(shí)物圖連線。(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0d若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變。計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為d。(結(jié)果保留到個(gè)位)(4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為。(填選項(xiàng)字母)A.100必B.250pA6/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線C.500pAD.1mA答案(1)R1(2)連線如圖所示(3)2520(4)D.如圖甲所示為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡燈絲電阻的U-I關(guān)系曲線圖。（1）在圖乙中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（根據(jù)該電路圖可得到U-I關(guān)系的完整曲線），可用的器材有：電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器（變化范圍0?50。）、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源（不計(jì)內(nèi)阻）、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干。（2）如果將該小燈泡分別接入圖丙、丁兩個(gè)不同電路，其中丙電路的電源為一節(jié)干電池，丁電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)電阻為1.5d定值電阻R=18Q。則接入 （填“丙”或“丁”）電路時(shí)，小燈泡較亮些。7/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線丙 丁(3)在電路丁中，小燈泡消耗的電功率為W。(4)若將電路丁中的電阻R替換為另一個(gè)完全相同的小燈泡，其他條件不變，則此時(shí)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為W。答案(1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。(2)丙(3)0.15(4)0.30.硅光電池在無光照時(shí)不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負(fù)極接高電勢(shì)點(diǎn)，正極接低電勢(shì)點(diǎn))，探究其在無光照時(shí)的反向伏安特性。圖中電壓表V1量程選用3V，內(nèi)阻為6.0kft；電壓表V2量程選用15丫，內(nèi)阻約為30kft；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動(dòng)勢(shì)E約為12丫，內(nèi)阻不計(jì)。(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。8/14

2020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線（2）用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器A，讀出電壓表V1、V2的示數(shù)U,1、U2。①某次測(cè)量時(shí)，電壓表V1示數(shù)如圖丙，則U1=V,可算出通過硅光電池的反向電流大小為mA。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）②該小組測(cè)出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U1、U2數(shù)據(jù),算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓Ux和通過的反向電流“表中“一”表示反向），并在坐標(biāo)紙上建立Ix—Ux坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組UX、IX數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)你標(biāo)出余下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出Ix-Ux圖線。類別1類別12340.000.oo0.060.12L^/'VU.0LO2.13.1V0.0—1.0—2.0—3.0/mA0,加0T00—0P01—0T02567S90.210.420.72L11l.M4.25.46.78.I&.7—4.0—5.0—6.0-7.0-8.0—0r04—OP07—0t12—0P19—0T299/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線③由IX—Ux圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，4與Ux成 ”（填“線性”或“非線性”）關(guān)系。 x答案（1）連線見答案（1）如圖所示（2）B7.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量一微安表（量程為100^A,內(nèi)阻大約為2500Q）的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€(gè)滑動(dòng)變阻器4、R2（其中一個(gè)阻值為20Q,另一個(gè)阻值為2000Q）電阻箱Rz（最大阻值為99999.9Q）；電源E（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V）；單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。10/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線（1）按原理圖甲將圖乙中的實(shí)物連接起來。（2）完成下列填空：①R1的阻值為（填“20”或“2000”）fto②為了保護(hù)微安表，開始時(shí)將4的滑片C滑到接近圖甲中的滑動(dòng)變阻器的（填“左”或“右”）端對(duì)應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0a，接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電2勢(shì)（填“相等”或“不相等”）o④將電阻箱R和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將zR的阻值置于2601.0a時(shí)，在接通S前后，微安表的示數(shù)也保持不z2變。待測(cè)微安表的內(nèi)阻為a。（結(jié)果保留到個(gè)位）（3）寫出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議：答案（1）連線見答案（1）A（2）①③②（或①②③）（3）如圖所示0.041+8.8（0.041+8.6-0.041+9.0都算對(duì)）11/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線8.霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性發(fā)展。如圖所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH為霍爾電壓，且滿足UH=kB，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與(填“M”或"N”)端通過導(dǎo)線連接。(2)已知薄片厚度d=0.40mm,該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1012/142020屆高考物理實(shí)驗(yàn)專題：描繪小燈泡的伏安特性曲線T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。I/(10-3A)3.06.09.012.015.018.0Uh/(10-3V)1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù):據(jù)在如圖所示的坐才標(biāo)紙上畫出U-IH圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為X10-3V-m-A-i-T-io（保留兩位有效數(shù)字）（3）該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量,取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路。S1、S2均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)