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例題精講 · 第 00671 題 · 燈絲熱了電阻就變,別拿第一檔當定值

以五組自編示意電壓電流讀數為材料,現算各點靜態電阻、額定功率與按定值電阻誤算的電流功率,訓練 U–I 非線性曲線的讀法,並回代 66.7% 的功率偏差。

00671題號全 1000 篇 · 第 第112輪 / 第112冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

小燈泡的 U–I 曲線不是直線:電壓升高,燈絲溫度升高,電阻跟著變大。曲線上每一點的靜態電阻是 R=U/I,不是曲線斜率;把第一檔的 R 當定值電阻套到高壓檔,會把電流和功率都算大。

自編示意五組讀數:(0.50 V, 0.10 A)、(1.00, 0.18)、(1.50, 0.24)、(2.00, 0.28)、(2.50, 0.30)。器件與讀數均為自編示意,不代表真實測量記錄。

二、逐題精講

題1

題1 求五點靜態電阻,並說明它們為什麼單調上升。

解析

R = U/I 逐點算:5.00、5.56、6.25、7.14、8.33 Ω。電壓從 0.50 V 升到 2.50 V,電流只從 0.10 A 升到 0.30 A,U 漲 5 倍而 I 只漲 3 倍,比值自然一路變大。

物理原因是燈絲溫度:低溫時金屬電阻率小,通電發熱後電阻率上升。回代核驗:8.33 × 0.30 = 2.50 V = 2.50 V,末點閉合;五點電阻單調遞增,無反常點。

注意「靜態電阻」與「動態電阻」不同:前者是該點 U/I,後者是曲線在該點的切線斜率 dU/dI。本題只按題面口徑算靜態電阻,不混著報。

答案 R = 5.00、5.56、6.25、7.14、8.33 Ω,隨電壓單調上升

採分點 五點各 1 分;U/I 定義 1 分;溫度解釋 2 分;末點回代 1 分;靜/動態辨析 1 分

易錯點 用 ΔU/ΔI 當靜態電阻;把曲線說成直線

題2

題2 2.50 V 時額定功率是多少?若按第一檔 5.00 Ω 當定值電阻,會算成多少?

解析

額定功率 P = U·I = 2.50×0.30 = 0.750 W。

誤按定值 R₀=5.00 Ω:I' = 2.50/5.00 = 0.50 A,P' = 2.50×0.50 = 1.25 W,比真實值大 66.7%。真實電流只有 0.30 A,誤算成 0.50 A,差在「高壓檔電阻已經不是 5.00 Ω 而是 8.33 Ω」。

回代核驗:8.33×0.30 = 2.50 V 與讀數閉合;1.25/0.750 = 1.667,與 1+0.667 一致。讀數均為自編示意。

答案 額定功率 0.750 W;按定值誤算 1.25 W,偏大 66.7%

採分點 額定功率 2 分;誤算電流與功率 2 分;偏差百分比 2 分;電阻變化解釋 1 分;兩處回代 1 分

易錯點 把第一檔電阻套到額定點;用 ΔU/ΔI 算功率

三、規律小結與對照表

U (V)I (A)R=U/I (Ω)說明
0.500.105.00低溫
1.000.185.56上升
1.500.246.25上升
2.000.287.14上升
2.500.308.33額定點

小結:U–I 非線性,靜態電阻按點算。本例 R 從 5.00 升到 8.33 Ω,額定功率 0.750 W;按定值誤算 1.25 W,偏大 66.7%。讀數均為自編示意。

四、自測清單

  • 知道靜態電阻是該點 U/I 不是斜率
  • 能算五點靜態電阻並看出單調上升
  • 能用燈絲溫度解釋非線性
  • 能算額定功率
  • 能識別定值電阻誤算
  • 能用末點閉合與功率比回代
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):運動學測量、光的干涉、牛頓定律、傳感器、電路與聲學相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·小燈泡 U–I 曲線:靜態電阻隨電壓一路變大
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