高中物理高考 考点42 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点42 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线-备战2022年高考物理考点一遍过，共33页。试卷主要包含了实验器材，实验数据处理，实验注意事项，误差分析等内容，欢迎下载使用。


内容
要求
要点解读
实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线

理解实验原理，熟练运用数据处理方法，注意其他元件的伏安特性曲线，热敏电阻的阻值随温度的变化曲线。

1．实验器材：
小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。
2．实验数据处理：
（1）在坐标纸上以U（自变量）为横轴，I（因变量）为纵轴，建立直角坐标系。
（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点。
（3）将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到伏安特性曲线。
3．实验注意事项：
（1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。
（2）要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。
（3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。
（4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的以上。
4．误差分析：
（1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。
（2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。
（3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。



【2019·第一次全国大联考新课标Ⅲ卷】某同学要研究一个小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的额定电压约为4.0 V、额定功率约为2.0 W，他根据实验室提供的实验器材设计电路，并连接了部分电路（如图所示），提供的实验器材如下：
A．电压表（0~5 V，内阻10 kΩ）
B．电压表（0~10 V，内阻20 kΩ）
C．电流表（0~0.3 A，内阻1 Ω）
D．电流表（0~0.6 A，内阻0.4 Ω）
E．滑动变阻器（5 Ω，1 A）
F．滑动变阻器（500 Ω，0.2 A）
（1）实验中电压表应选用________，电流表应选用______，滑动变阻器应选用__________（用序号字母表示）。

（2）请将上述电路连接完整。
（3）实验结束后，根据所得的数据描绘出了小灯泡的I–U图象如图所示，由图象分析可知，当小灯泡的电阻为6 Ω时，小灯泡的实际功率为________W（保留两位有效数字）；若将此小灯泡直接接在一个电动势为3.0 V，内阻为6 Ω的电源两端，则这个小灯泡的实际功率为________W（保留三位有效数字）。

【参考答案】（1）A D E（每空1分） （2）如图所示（2分） （3）0.96 0.353（每空2分）

【详细解析】（1）由于要描绘小灯泡的伏安特性曲线，即需要测量多组数据，所以滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器选E；由于小灯泡的额定电压为4.0 V，因此电压表选量程为5 V的A，小灯泡的额定电流，因此电流表选量程为0.6 A的D。
（2）由（1）分析知，控制电路要用分压接法、测量电路用外接，实物图连接如图。

（3）由于伏安特性曲线的割线的斜率倒数为电阻，因此作出斜率倒数为6 Ω的图线（如下左图所示），与小灯泡的I–U图线的交点为电流0.4 A，电压2.4 V，因此小灯泡的实际功率。电源短路时的电流为，作出电源的伏安特性曲线如下右图所示，由图可知，此时小灯泡两端的电压为1.12 V，电流为0.315 A，灯泡的功率为。

【名师点睛】描绘伏安特性曲线问题的关键是实验电路图的设计：
（1）电流表和滑动变阻器的连接，一般采用分压外接电路。
（2）要使电流表和电压表的量程与测量范围相当，如果相差较大，就要考虑改装电表扩大量程。

1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡标有“2.5 V，0.75 W”，其他可供选择的器材有：
A．电压表V1（量程3 V，内阻约3 kΩ）
B．电压表V2（量程15 V，内阻约15 kΩ）
C．电流表A1（量程3 A，内阻约0.2 Ω）
D．电流表A2（量程0.6 A，内阻约1 Ω）
E．滑动变阻器R1（0~1 kΩ，0.5 A）
F．滑动变阻器R2（0~10 Ω，2 A）
G．电源E（6 V）
H．开关S及导线若干
（1）实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。（请填写器材前面的字母代码）
（2）画出实验电路原理图。
【答案】（1）A D F （2）如图

【解析】（1）根据小灯泡规格“2.5 V，0.75 W”可知，电压表应选A，电流表应选D；由于实验要求电压从零调节，滑动变阻器应采用分压式接法，选择总电阻小的F。（2）由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。
2．现要测定一个额定电压2.5V 、额定功率约0.7 W的小灯泡的伏安特性曲线。
（1）为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在图甲中连好实物电路图。
（2）合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的_____（填“左端”或“右端”）。

（3）根据实验数据，描绘出的U﹣I图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为1.80 V时，小灯丝电阻为_____Ω，小灯泡的功率为_____ W（结果保留两位有效数字）。
（4）某小组在正常实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表、电压表的读数都调不到零，于是他们向老师求助，老师说该电路中有一根导线断了，请问图中哪根导线断了？_____（填“ab”或者“cd”）。
【答案】（1）如图所示 （2）左 （3）7.2 0.45 （4）ab

【解析】（1）题目中要求从零开始调节，故应采用滑动变阻器的分压接法；同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；实物图如图所示

（2）由图可知，要使测量部分电流由零开始调节，则滑片应接在最左侧；
（3）由图可知，当电压为1.80 V时，电流为0.25 A，电阻；此状态P=UI=0.45 W；
（4）无法使电流从零开始调节说明没有正确接成分压接法；但电路有电流，则说明只能是ab出现断路。
【名师点睛】本题考查描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，要求掌握分压接法的原理；能正确接线并能分析故障。


某研究性学习小组为了描绘额定电压和额定功率分别为4 V、2 W的电学元件R0的伏安特性曲线，实验室为其提供了如下的实验器材：
内阻约为0.1 Ω、量程为3.0 A的电流表A1
内阻约为0.2 Ω、量程为0.6 A的电流表A2
内阻为3.0 kΩ、量程为1.0 V的电压表V
阻值为2.0 kΩ的定值电阻R1
阻值为12.0 kΩ的定值电阻R2
阻值范围为0~10 Ω的滑动变阻器R3
阻值范围为0~100 Ω的滑动变阻器R4
电动势为6.0 V的电源E（内阻可忽略不计）
开关S及导线若干
回答下列问题：
（1）为了完成实验，应将电压表改装成大量程的电压表，为了满足实验的要求，应与定值电阻_____________串联，且改装后电压表的量程为_____________V；电流表应选_____________；滑动变阻器应选_____________；（填符号）
（2）请将设计好的电路图画在图中的虚线框内（并标出相应的电学元件的符号）；

（3）通过设计的电路测量出多组实验数据，并通过该数据描绘了该电学元件的伏安特性曲线，如图1所示；如果将该电学元件接在电路中其消耗的电功率的图象如图2所示，则其中正确的是_____。

图1

图2
【参考答案】（1）R2 5.0 A2 R3 （2）如图所示 （3）AD

【详细解析】（1）为了完成实验，则应将电压表改装成大量程的电压表，且改装后电压表的量程应大于4 V，由实验室提供的实验器材和电压表的改装原理可知，改装后电压表的量程为，即，因此应与定值电阻R2串联，且由可知改装后电压表的量程为U=5.0 V。该电学元件的额定电流为，则电流表应选择A2，在描绘其伏安特性曲线时，应将电压或电流从零开始调节，因此滑动变阻器应采用分压接法，滑动变阻器应选择最大阻值较小的R3；
（2）该电学元件的阻值约为，由于电压表的内阻已知且远大于R0的阻值，因此电流表应采用外接法，综合（1）分析可知电路图如图所示。

（3）由该电学元件的伏安特性曲线可知，该电学元件的电阻值随电压的升高而增大，则由P=I2R可知P关于I2的图象斜率逐渐增大，C错误D正确；由可知P关于U2的图象斜率逐渐减小，A正确B错误。
【应试必备】电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则。解决本题的关键是能通过题中提供的实验器材设计好测量电路，同时由给出的数据选择滑动变阻器的接法，由各仪器的内阻选择电流表的接法。
【名师点睛】电阻元件一般分为导体（金属、合金、石墨等）和半导体（热敏电阻、二极管等）两类，在I–U图中，导体的伏安特性曲线向上凸（电阻随温度升高而增大），半导体的伏安特性曲线向下凸（电阻随温度升高而减小）。

1．【2019·学科网第三次全国大联考新课标Ⅲ卷】某研究性学习小组通过实验探究一电器元件（用表示）的伏安特性曲线。他们在实验中测得该元件两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
U/V
0.00
0.20
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0.00
0.10
0.20
0.30
0.36
0.38
0.40
现实验室备有下列器材：
A．灵敏电流计G，Ig=3 mA，内阻Rg=100 Ω
B．电流表量程0.5 A，内阻约为1 Ω
C．滑动变阻器R1阻值0~10 Ω
D．滑动变阻器R2阻值0~100 Ω
F．电阻箱R0的阻值范围0~9 999 Ω
E．电源E的电动势4 V，内阻不计
F．定值电阻、开关S及导线若干
（1）在描绘该电器元件的伏安特性曲线时，需把灵敏电流计G改装成量程为3 V的电压表满足测量要求，则电阻箱R0接入的阻值为_____Ω；
（2）为了调节方便，测量的准确度较高，请在如图1所示的电路图中选择合理的电路图_____。并在实物图（图2）上补充连接正确的实验电路；


（3）根据表格中的数据作出的I–U图象如图3所示，当流过该元件的电流为0.34 A时，该元件的电阻为_____Ω，功率为_____W。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）900 （2）甲 如图所示 （3）3.8 0.44

【解析】（1）根据电表改装原理可知，灵敏电流计改装成电压表需要串联一个大电阻，根据串联电路规律可解得：。
（2）根据表格数据和要求，滑动变阻器应采用分压式接法，且分压式接法中滑动变阻器应选总阻值较小的R1；将灵敏电流计G串联电阻箱R0，接入的阻值为R′=900 Ω改装成量程为3 V的电压表，则电压表的内阻为RV=1 000 Ω；由表格数据可知电器元件的电阻在两端电压为2.5 V时约为6 Ω，由于，说明该元件的电阻较小，所以电流表应选用外接法。综上所述，电路图应选题图1中的甲电路。实物连接如图所示。

（3）根据图线知，当电流为0.34 A时，该元件两端的电压为1.3 V，故该元件的电阻为，功率为P=UI=0.44 W。
2．【2018·山东师大附中高三最后一次模拟考试】二极管是一种半导体元件，它的符号为“”，其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大。
（1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线。因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻。其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小。然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断___________（选填“左”、“右”）端为二极管的正极。
（2）厂家提供的伏安特性曲线如图，为了验证厂家提供的数据，该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：

A．直流电源E：电动势3 V，内阻忽略不计
B．滑动变阻器R：0~20 Ω
C．电压表V1：量程5 V、内阻约50 kΩ
D．电压表V2：量程3 V、内阻约20 kΩ
E．电流表A1：量程0.6 A、内阻约0.5 Ω
F．电流表A2：量程50 mA、内阻约5 Ω
G．待测二极管D
H．单刀单掷开关S，导线若干
为了提高测量结果的准确度，电压表应选用________，电流表应选用_____（填序号字母）。
（3）为了达到测量目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图。

（4）为了保护二极管，正向电流不要超过25 mA，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：____________________________________________。
【答案】（1）右 （2）D F （3）如图所示 （4）可能的答案：a．在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用。b．闭合开关前滑动触头停在最左端，向右移动滑动触头时应缓慢进行，同时仔细观察电流表示数变化，以防止电流超过25 mA（只要回答合理均可）

【解析】（1）欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上，当红表笔接触右端时，说明红表笔接入电源的负极；此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向电压，故二极管右端应为正极；
（2）电源电压为3 V，故电压表应选3 V量程进行测量；而由坐标可知，电路中电流较小，故电流表应选50 mA的即可；
（3）为了得出完整的图象，应采用分压接法，同时因正向电阻较小，故可以采用外接法，原理图如图。

（4）为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25 mA。
【点睛】本题考查了欧姆表的原理及伏安特性曲线，综合性较强，要求学生能全面掌握实验知识；注意欧姆表的原理及分压接法等基本原理。


【2019·湖南省怀化市高三模拟】某一小型电风扇额定电压为5.0 V，额定功率为2.5 W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E（电动势为6.0 V）
B．电压表V（量程为0~6 V，内阻约为8 kΩ）
C．电流表A1（量程为0~0.6 A，内阻约为0.2 Ω）
D．电流表A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）；
E．滑动变阻器R1（最大阻值5 kΩ，额定电流100 mA）
F．滑动变阻器R2（最大阻值25 Ω，额定电流1 A）
（1）为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用__________滑动变阻器应选用__________（填所选仪器前的字母序号）。
（2）请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在甲图中的虚线框内（小电风扇的电路符号如图甲所示）__________。
（3）操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为__________Ω，正常工作时的发热功率为__________W，机械功率为__________W。

【参考答案】（1）C E （2）如图所示 （3）2.5 Ω 0.625 1.875

【详细解析】（1）电风扇的额定电流，从读数误差的角度考虑，电流表选择C，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小，即选择E。
（2）因为电压电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻大约 ，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示。

（3）电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动。根据欧姆定律得：，正常工作时电压为5 V，根据图象知电流为0.5 A，则电风扇发热功率为：P=I2R=0.52×2.5 W=0.625 W，则机械功率P′=UI–I2R=2.5 W–0.625 W =1.875 W。
【名师点睛】描绘伏安特性曲线的实验中，元件的伏安特性往往是非线性的，即电阻是变化的，在不知道具体的电阻变化规律或I–U图线函数时，无法根据欧姆定律列式求解元件的工作状态参量。所以用图象分析的方法，在伏安特性曲线坐标系中，作出电源或等效电源的I–U图线，该图线表示外电阻变化时干路电流和路端电压的关系。两图线的交点就既满足元件的伏安特性，又满足在等效电源下工作的情况，故该交点即元件的实际工作点。

1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡规格为“3.8 V，0.3 A”。除开关、导线外，实验室还提供了如下器材：
电压表V（量程0~5 V，内阻约5 kΩ）
电流表A1（量程0~500 mA，内阻约0.5 Ω）
电流表A2（量程0~100 mA，内阻约4 Ω）
滑动变阻器R1（0~10 Ω，允许通过最大电流为2.0 A）
滑动变阻器R2（0~100 Ω， 允许通过最大电流为1.0 A）
直流电源E（电动势约为6 V，内阻约0.5 Ω）
（1）上述器材中，电流表应选______，滑动变阻器应选______。（填器材符号）
（2）请根据所选的器材，在图甲中用笔画线代替导线，完成实验电路的连接。

（3）实验得到的伏安特性曲线如图乙所示。再将被测小灯泡与—个电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源连接组成闭合回路，则通过小灯泡的电流________A。
【答案】（1）A1 R1 （2）如图所示 （3）0.14~0.15

【解析】（1）灯泡的额定电流为0.3 A，故电流表选择A1；因实验要求电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，选择总电阻小的R1。（2）控制电路采用分压接法，测量电路采用外接法。（3）接在电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端时，根据闭合电路欧姆定律有E=U+Ir，代入数据可得I=–0.2U+0.3，在I–U图象中作出该图线，如图所示，两图线的交点即为工作点，灯泡工作时的电流为0.15 A。

2．【2018·福建省师大附中期中考试】为了描绘一个“12V、6W”的小灯泡的伏安特性曲线，提供以下器材：
直流电源E：15V，内阻不计；
电流表A：量程分别为0~0.6 A 和0~3A，内阻约为2Ω；
电压表V：量程分别为0~3 V和0~15 V，内阻约为2kΩ；
滑动变阻器R：最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为；
开关一个；导线若干。
实验时要求加在灯泡两端的电压可从0调到12V。
（1）根据小灯泡的规格，电流表应选择量程__________（填“0~0.6 A”或“0~3A”），电压表应选择量程__________（填“0~3 V ”或“0~15 V ”）。
（2）在下面方框里画出符合本实验要求的电路图，并根据电路图连接右侧的实物图。（提示：电路图和实物图画到答题纸上）

（3）某次测量时，电流表指针位置如图所示，电流表读数为________A，此时小灯泡的实际功率为__________W。

【答案】（1）0~0.6 A 0~15 V （2）电路图如图1所示 实物图如图2所示 （3）0.40 2.40

图1 图2
【解析】（1）小灯泡的规格是“12V、6W”，灯泡的额定电压U额=12V，灯泡的额定电流I额=0.5A，所以电流表应选择量程0~0.6 A，电压表应选择量程0~15 V。
（2）实验时要求加在灯泡两端的电压可从0 V调到12 V，则滑动变阻器采用分压式接法；灯泡正常发光时的电阻，灯泡电阻远小于电压表内阻，测量电路采用电流表的外接法；电路图和实物连接如答案图所示。
（3）电流表的分度值是0.02 A，电流表指针位置如题图所示，电流表读数为0.40 A；由灯泡的伏安特性曲线知，灯泡此时的电压为6.0 V，此时小灯泡的实际功率P=UI=2.4W。


1．【2019·学科网第二次全国大联考江苏卷】为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
A．小灯泡（额定电压约为2.5 V，额定电流约为500 mA）
B．电流表A1（量程0~0.6 A，内阻约为0.5 Ω）
C．电流表A2（量程0~3 A，内阻约为0.1 Ω）
D．电压表V（量程0~3 V，内阻约为10 kΩ）
E．滑动变阻器R1（0~10 Ω，2 A）
F．滑动变阻器R2（0~100 Ω，1.5 A）
G．直流电源E（电动势为3 V，内阻不计）
H．开关、导线若干
（1）实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________（以上均填器材代号）；
（2）在尽量提高测量精度的情况下，根据以上器材，用笔画线代替导线将图中实物图补充完整；

（3）在实验中用电流表和电压表测得数据并记录在下表中，请根据表格中的数据在如图所示方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线；
U/V
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0
0.17
0.30
0.39
0.45
0.49

（4）根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为________ Ω（结果保留2位有效数字）；
（5）将一个电动势为2.0 V，内阻为4 Ω的电源直接接在该小灯泡的两端，则该小灯泡的实际功率为________ W（结果保留2位有效数字）。
2．【2018·惠州市华罗庚中学高二期末】某同学利用电流、电压传感器描绘小灯泡的伏安特性曲线，采用了如图甲所示的电路。实验中得出了如下表所示的一组数据：

（1）图甲中矩形框1中应接________，矩形框2中应接________，矩形框3中应接________。（均选填“电流传感器”、“电压传感器”或“小灯泡”）

（2）在图乙中画出小灯泡的U－I图线。
（3）把与本题中相同的两个灯泡接到如图所示的电路中，若电源电动势E＝4.5 V，内阻不计，定值电阻R＝10 Ω，此时每个灯泡的实际功率是________ W。（结果保留两位有效数字）



3．某研究性学习小组为了探究灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关实验，以下是实验中可供选择的器材：
A．待测小灯泡（额定功率6 W，额定电流0.5 A）
B．电流表（0~0.6 A，内阻约0.1 Ω）
C．电压表（0~5 V，内阻约5 kΩ）
D．电压表（0~15 V，内阻约15 kΩ）
E．滑动变阻器（0~50 Ω，1.5 A）
F．滑动变阻器（0~1 000 Ω，0.1 A）
G．直流电源（电动势15 V，内阻可忽略）
H．开关一个、导线若干

（1）实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以在零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流，则电压表选________，滑动变阻器选________。（填字母序号）
（2）请画出为完成上述实验而设计的电路图。
（3）如图所示是该小组测得小灯泡的I–U图线，由图可知，小灯泡两端电压为6 V时，电阻为______Ω；现有电动势E=24 V、内阻r=16 Ω的电源一个，学习小组将两个该型号的小灯泡串联接在电源两端，则每个灯泡的实际功率约为_______W。（结果保留两位有效数字）
4．某实验小组用如图所示电路研究太阳能电池的U–I图线。
（1）根据实验方案，调整好各元件，连接实物，合上开关前各元件不再调整。用笔画线代替导线，将实物图连接完整。

（2）实验数据如下表，在U–I图中作出图线。
U（V）
2.6
2.4
2.3
2.2
2.1
2.0
1.9
1.8
1.7
1.6
1.4
1.3
1.1
0.5
I（μA）
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
（3）U–I图中已画出的线为某电阻元件的伏安特性曲线，将该电阻直接接到该光电池两端，则电阻的功率为_______W。如果考虑到实验电路中电表内阻对电路的影响，则该电阻上的实际功率与测量值相比________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
5．【2018·湖北省宜昌市高二期中考试】某实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图（甲）所示的电路图。请回答下列问题：

（1）将图（乙）中实物连线按图（甲）的电路图补充完整。
（2）在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端（填“左”或“右”）。闭合开关S后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，原因可能是图（甲）中的____（选填a、b、c、d、e、f ）处接触不良。
（3）根据实验测得的数据，作出该元件的I–U图线如图（丙）所示，则元件Q的电阻随工作电压的增大而_________（填“不变”、“增大”或“减小”），元件Q在U=0.8 V时的电阻值是____Ω。
6．某实验小组要描绘一个标有“3.8 V，1 W”的小灯珠L的R–U图线，除导线和开关外，实验室还提供以下器材：
A．电压表V（量程5 V，内阻约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150 mA，内阻约2 Ω）
D．电流表A2（量程300 mA，内阻约1 Ω）
E．滑动变阻器R1（阻值0~10 Ω）
F．滑动变阻器R2（阻值0~200 Ω）
（1）为准确测量、方便调节，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______（填写仪器符号）。
（2）根据实验数据，计算并描绘出了R–U图象，如图甲所示。当所加电压为3.00 V时，实际消耗的电功率为______W。假设灯丝电阻R与其温度t的关系是R=k(t+273)（k为比例系数），室温为27 ℃，可知该灯珠正常发光时，灯丝的温度约为_________℃。

（3）小灯珠的电功率P随电压U变化的图象及其伏安特性曲线可能分别是图乙中的________。
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
7．为描绘小灯泡L（2.5 V 1.0 W）的伏安特性曲线，某同学根据如下可供选择的器材设计。

A．电流表（量程0.6 A，内阻约1 Ω）
B．电压表（量程3 V，内阻约3 kΩ）
C．滑动变阻器（200 Ω，0.3 A）
D．滑动变阻器（5 Ω，2 A）
E．电池组（电动势约3 V，内阻未知）
F．开关，带夹子的导线若干
G．待测小灯泡
（1）实验中滑动变阻器应选择__________（填“C”或“D”），请以笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中。
（2）在该同学连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处：I.__________：Ⅱ.__________。
（3）改正上述两个不当之处后，他在测量中发现，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，其原因可能是导线__________（填图中导线代号）没有连接好
8．【2019·学科网第三次高考原创押题预测新课标Ⅲ卷】在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选用的实验器材有：
A：小灯泡“2.5 V 0.2 A”，
B：电流表0~0.6 A~3 A(内阻约为 1 Ω)
C：电压表 0~3 V~15 V(内阻很大)
D：滑动变阻器“2 A，10 Ω”
E：电源(两节干电池)
F：开关一个，导线若干
（1）在实验时小杰同学采用了如图甲所示的实物电路，则在具体实验操作前该电路需改进的地方有__________________________________________；________________________________。（写出两点）

甲 乙 丙
（2）在电路改进之后，小杰同学进行了实验，但在实验中发现，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使小灯泡两端电压达到2.5 V额定电压，而是只能勉强达到1.80 V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动势只能达到1.8 V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如图乙所示，实验数据见下表。
U（V）
2.37
2.30
2.18
2.10
1.90
1.60
1.30
I（A）
0.11
0.14
0.18
0.21
0.29
0.42
0.56
①请在图丙所示的坐标纸上画出U–I图线，由图线可得E＝_____V，电源内阻为r＝_____Ω。
②在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到1.8 V的原因是否如小杰所猜测？______________（填“是”或“否”）。由实验数据得小灯泡两端电压为1.8 V时电流为0.19 A，试通过分析说明只能达到1.80 V的原因______________________________________________。
9．【2018·湖北省天门、仙桃、潜江三市高二（下）期末联考】要做描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，实验室提供了以下器材：
A．待测小灯泡（额定电压2.5 V，额定电流0.5 A）
B．电流表（量程3 A，内阻约为1 Ω）
C．电流表（量程0.6 A，内阻约为5 Ω）
D．电压表（量程3.0 V，内阻约为10 kΩ）
E．电压表（量程15.0 V，内阻约为50 kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA）
G．滑动变阻器（最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A）
H．电源（电动势为4.0 V，内阻不计）
I．电键及导线等
（1）为了顺利完成实验并能减小实验误差，电流表应选用_____、电压表选用_____、滑动变阻器选用_____（均填写实验器材前的字母）
（2）根据选用的实验的器材，连接了如图甲所示的实验电路。闭合电键前，应将滑动变阻器的滑片P移到_____端（填“A”或“B”）。
（3）闭合电键后将滑动变阻器滑片从一端移向另一端，测出多组电压表和电流表的数值，作出小灯泡的I﹣U图象如图乙所示，当小灯泡两端的电压为1.6 V时，小灯泡的功率P=_____W。







1．【2019·新课标全国Ⅱ卷】某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U–I关系曲线。回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻 （填“变大”或“变小”），电压表V1示数 （填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向 （填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1。
（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为= ×10–3V/℃（保留2位有效数字）。

2．【2018·新课标全国Ⅰ卷】某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0 Ω：电源E（6V，内阻可忽略）：电压表 （量程150 mV）：定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）：电阻箱R2（阻值范围0-999.9 Ω）：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。

实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0°C，实验得到的R2-t数据见下表。
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
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到_____填“a”或“b”）端；
（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线；

（3）由图（b）可得到R1，在25 ℃~80 °C范围内的温度特性，当t=44.0 ℃时，可得R1=____Ω；
（4）将Rt握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为__________Ω，则手心温度为_________℃。
3．【2017·新课标全国Ⅰ卷】某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表A（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”、“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为__________W，最大功率为__________W。（结果均保留2位小数）












1．【答案】（1）A1 R1 （2）见解析 （3）见解析 （4）2.3 Ω（2.2 Ω~2.4 Ω均可） （5）0.25（0.20~0.30之间均对）
【解析】（1）根据小灯泡额定电压2.5 V，额定电流500 mA，可得实验中电流表应选用A1；描绘小灯泡的伏安特性曲线需要从0开始记录实验数据，本实验滑动变阻器应采用分压式接法，故滑动变阻器应选用R1。
（2）本实验滑动变阻器采用分压式接法，同时由于灯泡电阻较小，故采用电流表外接法以减小误差，故连接如图所示：

（3）根据描点法可得出对应的伏安特性曲线如图所示。

（4）作出过原点的切线，如图所示，常温下的电阻即图线过原点的切线的斜率，则R=Ω=2.3 Ω（2.2 Ω~2.4 Ω均可）。

（5）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源的U－I图线，两图线的交点表示灯泡的工作点，由图可知，电压U=0.9 V，电流I=0.28 A，则功率P=UI=0.9×0.28 W≈0.25 W。

2．【答案】（1）电压传感器 小灯泡 电流传感器 （2）如图所示 （3）0.20~0.26

【解析】（1）由电路图甲可知，电压传感器1小灯泡的电压，电压传感器3测量灯泡的电流，因此图甲中矩形框1中应接电压传感器，矩形框2中应接小灯泡，矩形框3中应接电流传感器；
（2）根据所提供的数据，利用描点法可以正确画出小灯泡的U–I图线如图所示；

（3）由图丙串联电路的知识结合灯泡的U–I图线可知，当电流为0.28 A时，电阻电压为：U=0.28 A×10 Ω=2.8 V，灯泡电压为0.85 V，此时的整个回路电压为：2.8 V+0.85 V+0.85 V=4.5 V符合条件，因此此时灯泡的实际功率为：P=UI≈0.26 W，在范围0.20 W~0.26 W内都正确。
3．【答案】（1）D E （3）如图 （3）15 3.8

【解析】（1）根据小灯泡规格可知，额定电压约为12 V，所以电压表应选D；由于实验要求电压从零调节，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择总阻值小的E。
（2）小灯泡的电阻约为，电流表应采用外接法。
（3）当电压为6 V时，电流为0.40 A，小灯泡电阻；设与电源连接后，每个小灯泡的电压为U，则电源路端电压为2U，由闭合电路欧姆定律有E=2U+Ir，即I=1.5–0.125U，在小灯泡的伏安特性曲线坐标系中画出该图线，如图所示。交点坐标约为(8.5 V，0.45 A)，故每个小灯泡的实际功率约为8.5×0.45 W=3.8 W。

4．【答案】（1）如左图 （2）如右图 （3）3.1×10–4 偏大

【解析】（1）根据电路原理图连接实物图。
（2）根据表中数据描点，用曲线作图。
（3）两图线的交点即为该电阻两端的电压和电流，电功率。实验电路中，电压表测量的是电池两端电压，而由于电压表分流，电流表测量的不是干路电流，电流的测量值比实际电流小，即实际图线应在所作图线的右侧，与电阻的伏安特性曲线交点会向右上方移动，实际功率比测量值大。
5．【答案】（1）如图所示 （2）左 f （3）减小 16

【解析】（1）分析电路原理图，得出对应的实物图如图所示；

（2）为了保证电路安全，在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端，闭合开关S后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，则说明电路没有达到分压的效果，故图中f没有连接好。
（3）图象的斜率表示电阻的倒数，所以元件Q的电阻随工作电压的增大而减小，元件Q在U=0.8 V时的电流为0.05 A，所以Q的电阻值是。
6．【答案】（1）A2 R1 （2）0.78 2 327 （3）C
【解析】（1）待测小灯泡的额定电流约为0.26 A，故电流表选择A2；要描绘小灯珠的R–U图线，电压要从0开始连续可调，故滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器选择总阻值小的R1。
（2）当电压为3 V时，小灯珠电阻为11.5 Ω，电功率。不通电时小灯珠电阻为1.5 Ω，则1.5=k(27+273)，可得k=0.005 (Ω/℃)，当小灯珠正常发光时，其两端电压为3.8 V，电阻为13 Ω，则可得温度t=2 327 °C。
（3）由P=UI，P–U图线的斜率为电流I，即R–U图线斜率的倒数，则P–U图象可能是②；随U增大，R增大，则伏安特性曲线的斜率倒数，即电阻R增大，伏安特性曲线的斜率减小，故I–U图象可能是③；故选C。
7．【答案】（1）D 如图所示 （2）在连接电路时，开关S不应闭合 滑片没有移到分压电路分压为零的位置即滑片P没有置于b端 （3）③

【解析】（1）由于灯泡正常发光时的电阻，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的D；而且小灯泡的电阻远小于电压表内阻，接近电流表内阻，所以电流表应采用外接法，电路图如图所示。

（2）由电路图可知，在连接电路时，开关S不应闭合；滑片没有移到分压电路分压为零的位置即滑片P没有置于b端；
（3）实验时，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，滑动变阻器被接成了限流接法，由电路图可知，导线③没有接好。
【点睛】滑动变阻器采用分压接法时，电压与电流可以从零开始变化，滑动变阻器采用限流接法时，电压与电流不能从零开始变化，在学习过程中注意加以区分。
8．【答案】（1）电流表应采用外接法 电流表量程太大 （2）如图所示 2.61 2.34 （3）否 在小灯泡伏安特性实验中，由于滑动变阻器采用分压接法，使得外电阻与内电阻阻值接近，因而外电压不可能接近电源的电动势

【解析】（1）小灯泡内阻很小，约为几欧姆到十几欧姆，而电压表内阻很大，约为几千欧姆定律到几万欧姆，灯泡电阻远小于电压表内阻，实验时电流表应采用外接法而不是采用内接法；电源电动势约为3 V，灯泡电阻约为几欧姆左右，电路最大电流不会超过0.6 A，电流表应选0.6 A量程而不是选择3 A量程；由图甲所示可知，滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前，为保护电路，滑片应置于左端，不能放在右端；
（2）①根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图象，电源的U–I图象如图所示：

由图象可知，图象与纵轴的交点坐标值为2.61，则电源电动势E＝2.61 V，电源内阻r2.34 Ω；
②电源电动势为2.61 V，电压表示数达不到2.5 V，不是电源电动势太小造成的；灯泡两端电压为1.8 V时，灯泡电阻R9.5 Ω，分压支路小灯泡与电流表总内阻约为10欧姆，滑动变阻器最大阻值为10 Ω，则滑动变阻器与分压支路并联电阻约为5 Ω，U分压＝IR并R并1.72 V≈1.8 V，所以电压表示数只能达到1.80 V。
9．【答案】（1）C D G （2）A （3）0.64
【解析】（1）灯泡额定电流为0.5 A，电流表应选择C；灯泡额定电压为2.5 V，电压表应选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择G；
（2）由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于A端。
（3）由图乙所示图象可知，电压U=1.6 V时电流I=0.4 A，灯泡实际功率：P=UI=1.6×0.4 W=0.64 W。
【点睛】本题考查了实验器材的选择、实验注意事项与实验数据处理；要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；滑动变阻器采用分压接法时，为保护电路，闭合开关前滑片要置于分压电路分压为零的位置。

1．【答案】（1）5.00 变小 增大 B （2）2.8
【解析】（1）U1=IR0=100 Ω×50×10–6 A=5×10–3 V=5 mV由，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即V1表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故华东变阻器向右调节，即向B短调节。
（2）由图可知， =2.8×10–3V/℃
2．【答案】（1）b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0

【解析】本题主要考查研究小灯泡的伏安特性实验、利用伏安特性曲线计算实际功率及其相关的知识点，意在考查考生对小灯泡伏安特性曲线的理解和灵活运用相关知识，解决实际问题的能力。
（1）图（a）的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中电流最小，即图（a）中的R1的滑片应移到b端。
（2）将t=60 ℃和t=70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2—t图象。
（3）根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2—t图象可知，当t=44.0 ℃时，对应的RT=450 Ω。
（4）由画出的R2—t图象可知，当RT=620.0 Ω，则手心温度t=33.0 ℃。
【点睛】解答此题常见错误主要有：一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑动头的位置；二是没有认真阅读题述的实验过程，导致不能把电阻箱R的读数与热敏电阻阻值联系起来。
3．【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.18

【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法；电压表量程为3 V，应串联定值电阻扩展量程到4 V。
（2）由I–U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大。
（3）当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时由E0=U+I(r+R)得I=–0.1U+0.4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为U=1.75 V，I=0.225 A，P1=UI=0.39 W；当滑动变阻器的阻值为0时，灯泡消耗的功率最大，作图线I=–U+4，此时交点坐标为U=3.70 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率P2=UI=1.18 W。