专题05 描绘小电珠的伏安特性曲线—备战2022年高考物理实验专题强化训练

专题05 描绘小电珠的伏安特性曲线 （1）概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的I-U图象。 （2）形状 过原点的直线，对应元件叫线性元件； ①I-U图线不同于U-I图线，I-U图线为导体的伏安特性曲线，加在导体两端的电压U是自变量，I是因变量。 ②对I-U图线或U-I图线进行分析比较时，要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图甲中，R2＜R1；而在图乙中R2＞R1。 过原点的曲线，对应元件叫非线性元件。 I- U图线是曲线时：导体电阻，即电阻等于图线上点（UP，IP）与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图所示。 （3）意义：能形象直观的反映出导体电阻的变化规律。 1.（2021年高考全国甲卷物理试题）10. 某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有： 小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A） 电压表（量程300mV，内阻300） 电流表（量程300mA，内阻0.27） 定值电阻R0 滑动变阻器R1（阻值0-20） 电阻箱R2（最大阻值9999.9） 电源E（电动势6V，内阻不计） 开关S、导线若干。 完成下列填空： （1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________的定值电阻； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________（保留1位有效数字）； （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示： U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0 I/mA 140.0 160.0 180.0 2000 220.0 240.0 260.0 2800 300.0 （5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）； （6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则=_______（保留至整数）。 【答案】 (1). 10 (2). a (3). 0.7 (4). 2700 (5). 增大 (6). 0.074 (7). 10 【解析】 （1）[1]因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压 则有 则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10； （2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端； （3）[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为 （4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有 解得 （5）[5]由图（b）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中变大，则灯丝的电阻增大； （6）[6]根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mA，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46A，则此时小灯泡电功率 W1=0.46V×0.16A≈0.074W [7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，此时小灯泡电功率 W2=2.5V×0.3A=0.75W 故有 2.（2021年河北省普通高中学业水平选择性考试）11. 某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（，），直流电源（），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。 （1）根据图1，完成图2中的实物连线______； （2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）； A．电流表短路 B．滑动变阻器的滑片接触不良 C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端 （3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______（保留三位有效数字）。 【答案】 (1). (2). C (3