高考物理总复习 第八章 恒定电流 高效演练创新预测 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线（含解析）新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

描绘小电珠的伏安特性曲线1. (2018·太原模拟)太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图。(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I-U图象，由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻_(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为_ 。 【解析】(1)实验电路连接如图所示。(2)根据图象可知太阳能电池的电阻：R= =1.0×103 (9651 040 均正确)答案：(1)见解析图(2)很大1.0×103(9651 040)2.影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小。某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。(1)他们应选用如图所示的哪个电路进行实验()(2)由(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系如表所示。根据表中数据请在甲图中作出元件Z的I-U图线。U/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803.20根据Z的I-U图线可判断元件Z是金属材料还是半导体材料？ _把元件Z和电阻R接入如图乙所示的电路中，由实验测得电阻R的I-U图线如图甲中所示。已知电源的电动势E=1.5 V，内阻不计。闭合电键S，电路稳定时，元件Z消耗的电功率为_ W。 【解析】(1)由测量的数据及题目要求可知，滑动变阻器应采取分压式接法。因为元件Z的电阻较小，所以电流表应外接，因此实验电路应选D图。(2)描点画出元件Z的I-U图线如图曲线所示，注意在描绘伏安特性曲线时应连成平滑的曲线，而不能是折线。如果这些点大致在一条直线上，则应描成一条直线，让不在直线上的点均匀分布在直线两侧。从I-U图线判断元件的电阻变化，进而判断材料性质，由I-U图线可知，Z是半导体材料。当电流强度为0.80 A时，元件Z两端的电压为0.80 V，定值电阻R上的电压为0.70 V，此时元件Z上消耗的电功率为0.64 W。答案：(1)D(2)见解析图半导体材料0.64(0.600.68)3.(2018·吉林模拟)由金属丝制成的小电珠Rx阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个小电珠的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A.待测小电珠Rx(2.5 V，1.2 W)B.电流表A(00.6 A，内阻为1 )C.电压表V(03 V，内阻未知)D.滑动变阻器(010 ，额定电流为1 A)E.电源(E=3 V，内阻r=1 )F.定值电阻R0(阻值为5 )G.开关一个和导线若干(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且小电珠两端电压从零开始变化，请在方框内画出实验电路图。(2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是小电珠两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在图中画出小电珠的伏安特性曲线。(3)该同学将本实验中的小电珠Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则小电珠的实际功率是_ W。(结果保留两位小数) 【解析】(1)要使小电珠两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图甲所示。(2)电压表的示数减去电流表的分压即为小电珠两端的电压：UR=U-Ir，数据如表。小电珠的伏安特性曲线如图乙中曲线所示。UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52(3)由UR+I(r+R0)=E作出U-I图象如图乙中直线所示，由此图象与小电珠U-I图线的交点可得此时小电珠的电压UR=0.9 V，电流I=0.35 A，小电珠的实际功率为P=URI0.32 W。答案：(1)(2)见解析(3)0.324.(2019·济南模拟)发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用，如图所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“-”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I，所得数据如表所示。U/V00.400.801.201.602.002.402.80I/mA00.92.34.36.812.019.030.0(1)实验室提供的器材如下：A.电压表(量程03 V，内阻约10 k)B.电压表(量程015 V，内阻约25 k)C.电流表(量程050 mA，内阻约50 )D.电流表(量程00.6 mA，内阻约1 )E.滑动变阻器(阻值范围010 ，允许最大电流 3 A)F.电源(电动势6 V，内阻不计)G.开关，导线若干该同学做实验时，电压表选用的是_，电流表选用的是_。(填选项字母) (2)请在图甲中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整。(3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最_(选填“左”或“右”)端。 (4)根据表中数据，在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线。(5)由I-U图线可知：二极管的电阻值随工作电压的增大而_(选填“不变”“增大”或“减小”)。 (6)若此发光二极管的最佳工作电流为10 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=_ 的电阻，才能使它工作在最佳状态。(结果保留三位有效数字) 【解析】(1)根据实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据范围可知：电压变化的最大值为2.8 V，所以电压表选A；电流变化的最大值为30 mA，所以电流表选C。(2)电压、电流要从0测起，所以滑动变阻器应该用分压式；二极管的电阻更接近电流表的内阻。电流表应该用外接法。实物图的连接如图所示。(3)根据题意可知当开关S闭合前，应使被测电路两端电压最小，即滑动变阻器的滑片应置于最左端。(4)根据表中数据，在坐标纸上描出各点，用平滑的曲线连接起来。如图所示。(5)图线各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故随电压的增大，电阻减小。(6)根据I-U图线，可知当二极管的工作电压为1.9 V时，工作电流约为10 mA，串联电阻上分得的电压应为1.1 V，故应串联的电阻为R=110 。答案：(1)AC(2)见解析图(3)左(4)见解析图(5)减小(6)1105.硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6 k；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 k；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计。(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2。某次测量时，电压表V1示数如图丙所示，则U1=_V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为_mA(保留两位小数)。 该小组测出大量数据，筛选出如表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“-”表示反向)，并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix-Ux图线。123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.01-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0Ix/mA0.000.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29由Ix-Ux图线可知，硅光电池无光照不加反向电压时，Ix与Ux成_(选填“线性”或“非线性”)关系。 【解析】(1)实物图连线如图所示(2)V1选用的是3 V量程，则刻度盘的最小分度为0.1 V，根据电表的读数原则知U1=14.0×0.1 V=1.40 V，I1=0.23 mA。描点绘出Ix-Ux图线，如图所示由于绘出的Ix-Ux图线不是直线，即Ix与Ux成非线性关系。答案：(1)见解析图(2)1.400.23见解析图非线性