2.5 实验：描绘I-U特性曲线-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

第5节 实验：描绘一U特性曲线 白题 基础过关练 限时：20min 题型1描绘小灯泡的-/特性曲线 题型2描绘二极管的-U特性曲线 1.(2024·陕西宝鸡期中)某同学想通过测绘小 2.(2023·江西丰城九中期初)课外兴趣小组在 灯泡的-U图像来研究小灯泡的电阻随电压 次拆装品体管收音机的过程中，发现一只 变化的规律所用器材如下： 发光二极管，如图甲所示，同学们决定测绘这 待测小灯泡一只，额定电压为2.5V,电阻约为 只二极管的伏安特性曲线，并测量其正向电 几欧； 压为3.2V时的阻值 电流表A: +l/mA 电压表V; 滑动变阻器R,(阻值范围0~15Ω，允许通过 的最大电流2.0A); 滑动变阻器R,(阻值范围0~2k,允许通过 ☐5 1.02.03.04.0E/ 的最大电流0.5A): 干电池两节，开关一个，导线若干 选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏 (1)请在图甲中补全实验的电路图. 安特性曲线： A.待测二极管D: B.电源电动势E(4.5V,内阻可忽略)： C.电流表A(量程0~40mA,内阻可忽略)： D.电压表V(量程0-3V,内阻为60002)： E.滑动变阻器R(最大阻值为10)： (2)滑动变阻器应该选 (填“R”或 F.滑动变阻器R(最大阻值为10002)： “R,”),图甲中开关S闭合之前，应把滑 动变阻器的滑片置于 （填“A”或 G.定值电阻R(阻值为20002)： “B”)端 H开关、导线若干 (3)该同学通过实验作出小灯泡的1-U图像 (1)滑动变阻器应选 (填写器材前字 如图乙所示，若将此小灯泡接在电动势为 母序号). 3V、内阻为52的电源上，则小灯泡发光 (2)图乙虚线框中画出了部分电路图，请根据 的功率为 W(结果保留两位有效 实验器材将电路图补充完整。 数字). (3)某同学测量出了多组电压表的示数U及 0.6 对应的电流表示数1，以电压表的示数U为 0. 横坐标，电流表的示数1为纵坐标描绘的图 0. 线如图丙所示，则当二极管的两端电压为 2.0 3.0 3.2V时，二极管的电阻值为 n 第二章黑白题059 黑题应用提优练 限时：26min 1.(2023·广东广州五中期中)某物理兴趣小组 正向电流1 欲描绘一小灯泡“2.5V,1.2W”"的伏安特性曲 30 201 线，实验室提供的器材如下： 反向 电压/1D A.电流表（量程为0.6A,内阻约为0.5D): 0-200s2 -103能 0.51.01.5 B.电压表（量程为0-3V,内阻约为5k2): -20 正向 -300明 电压 C.滑动变阻器（最大阻值为5Ω，允许通过的 反向电流μA 最大电流为2.0A): (1)根据实验室中已有如下的实验仪器，设 D.滑动变阻器（最大阻值为200，允许通过 计了如图乙所示的电路图 的最大电流为0.3A); A.干电池两节（每节电动势约1.5V) E.直流电源（电动势为4V,内阻不计）： B.待测二极管： F.开关、导线若干 C.电流表（量程0~40mA,内阻约几 (1)滑动变阻器应选 (填所选器材前 欧)： 的字母)，应采用电流表 接法 D.电流表（量程0~5mA,内阻R, (2)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图。 202): (3)在实验中，当小灯泡两端加2.5V的电压 E.滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω）： 时，此时小灯泡的电阻为 2(保 下.电阻箱（最大阻值为9992）： 留两位有效数字)：由图可知，随着电压的 G.导线、开关若干 增大，小灯泡的电阻 (填“增大” 则图乙中电流表A,应选择 或“减小”) 电流表A,应选择 .(填仪器前 ↑A 的字母) 0.3 (2)若电流表A的读数为1，电流表A,的 0.20 读数为1，电阻箱的阻值为R,则此时 0.10 二极管的电阻R,的表达式为 R.= 1.0 2.0 30W (3)将电阻箱的阻值调至 2时，电 压轴挑战 流表A,恰好半偏，此时二极管的电压 为1V 2.二极管具有单向导电性，电路符号是“以”. (4)根据图甲，要准确描绘此二极管在正向 实验小组想通过实验描绘某种型号的二极 导通时的伏安特性，应该在电流表A 管正向导通时的伏安特性曲线，并从这种型 的读数在 区间多测几组数据. 号二极管说明书上得到其伏安特性曲线如 A.0~2 mA B.2~4 mA C.4~6 mA 图甲所示 进阶突破拔高练P的 必修第三册·JK黑白题060压轴挑战 压轴挑战 5.B解析：ABC,根据图像可知图线的斜率表示电阻的倒数，(a)图 2.(1)0Q48(2)26 R'D2 4L (3)等于 中，在-40mV到40mV范围内，图线斜率不断发生明显的变化，所以 解析：(1)直径使用外量爪来测量，为C部位：游标卡尺读数为 该DNA链的电阻有明显变化，(b)图中，在-20mV到20mV范围 4mm+0.1mm×8=4.8mm=0.48cm. 内，图线斜率没有发生明显的变化，所以该DNA链的电阻没有明显 (2)金属环两端电压为U=U2-U, 变化.且电用的为=号沿n=1n,放4C错误B正确 流过金凤环的电流为/= 么么.金属环的阻值= RRy D.不应该长时间通电，不然会破坏DNA分子的结构，故D错误故 2 由以上式子整理得 R'R' =1+ 选B. URy R' 7.5-1.0 第4节实验：测量金属的电阻率 则由图像可知R”=k= 25 0=260,根据电阻定律可知p-S D12 白题基留过关练 mRD月 L 4 1,B2.25×102解析：用游标卡尺测量玻璃管的内径，如题图乙所 (3)由(2)分析可知，金属环两端的电压和流过金属环的电流均为真 示，应该用游标卡尺的B进行测量：10分度游标卡尺的精确值为 实值，故不存在系统误差，由戊图计算出的阻值R等于真实值 01mn,由图可知该玻璃管内径为2.2em+5×01mm=22.5mm1=225× 102m 第5节实验：描绘1-U特性曲线 2.42.304.700解析：游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之 白题 基础过关纸 和，所以图中所测材料的长度为L=42mm+6×Q.05mm=42.30mm: 1.(1)见解析图(2)R,B(3)0.43 螺旋测做器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以同住体的直径 解析：(1)由于小灯泡的电阻约为几欧，面电流表的内阻一般较小. 为D=4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mun 可知，电流表分压影响较大，实验时应排除电流表分压，测量电路采 3.200解析：因1.731mm=1.5mm+23.1×0.01mm.由螺旋测微器读 用电流表外接法，电路图如图所示 数规则知a应为20，b应为0. 4.(1)1.200(2)BD(3)如图所示（4= 4lL. (2)实验中控制电路采用了分压式，为了使得测量数据的连续性强， 滑动变阻器应选择总阻值小一些的，脚滑动变阻器选择R1:为了确 黑题应用提优练 保安全，分压式控制电路在闭合开关之前，应使输出电压为0，即题 图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于B端 1.(2)闭合断开变大0-。(3)04700(4) (3)在题图乙中作出电颜的1-U图像如图所示 HA 解析：(2)闭合开关$，，闭合开关$2，调节滑动变阻器R,使电压表和 0.6 电流表的指针偏转到合适的位置，记录两表的示数U。和1。然后断 0.4 开开关S,电路中总电阻增大，总电流减小，电流表的示数变小：内 0.2 电压变小，所以外电压变大，滑动变阻器电压减小，则电压表读数变 1.02.03.0 大根搭闭合电路狱嬲定律，先闭合开关S5时6产R,+况然后断 该图像与小灯泡的-U图像相交于一点.该点即为小灯泡接人电源 U U-Vo 开开关S,6二R,+水+R联立解得此时导电绳的电阻尼= 时的工作状态，则小灯泡发光的功率为P=1.3×0.33W=0.43W. 2.(1)E(2)如图所示(3)188 则此时导电绳的电导G=】 -G(3)由图可知其直径D= 4.5mm+20.0x0.01mm=4.700mm=0.4700cm.(4)根据题意分析 三R+R、p大弹性导电绳的电阻率p= 参考答案与解析黑白题29 解析：(1)由题图知滑动变阻器应该用分压式接法，故应该选择小量 专题探究5电表的改装及使用 程的滑动变阳器E:(2)要测量二极管正向电压为3,2V时的阻值 电压表量程只有3V,所以不能单独使用，可以串联一个定值电阻改 黑题专题强化练 装成更大量程的电压表使用，则实验电路如答案图所示：(3)由图丙 1.BCD解析：A.由甲图可知.表头与电阻并联，是电流表，故A错误： 可得，当二极管两端电压U为3.2V时，设电压表示数为U,则有 B.由乙图可知，表头与电阻串联，是电压表，故图乙中间电阻起分 R0+U=3.2V.代人数据解得U=24V, 压作用，故B正确：C.根据电流表改装原理可知，与表头并联的电阻 越小，则分流越多，量程越大，由甲图可知，接时并联的电阻较小， 由图丙可知此时电流表示数1为17mA,根据欧姆定律可得 故接a比接c的量程大，故C正确：D.根据电压表改装原理可知， U3.2 R=了7x10n-18n 与表头中联的电阻越大，侧分压越多，量程越大，由乙图可知，接 时串联的电阻较大，故接比接的量程大，故D正确.故选BCD. 黑题应用提优丝 2.D解析：ABD.根据题意可知，待测电压最大值是3.8V,则需将电压 1.(1)C外(2)如图所示(3)8.3增大 表量程扩大到38V以上.需要串联一个电阻R.则有 Uv U Rv+R解 得R=1400D. 即需要串联的电阻最小值为1400D.故AB错误.D正确： Uv U C若申联一个R=45的电阻，则有后R,+R解得=0V 量程太大，不符合题意，故C错误故选D. 解析：(1)根据图像可知电压从0开始测量，滑动变阻器采用分压式 3D解折：A根据（货并联的电阳悠小，经程婚大，因风< L225×2.5 R,,则开路转换式中，开关S接1时的量程大于开关S接2时的量 接法，小灯泡电阻约为R= P 0=50 1.2 程，选项A正确：B.开路转换式中，若电阻R,发生变化，则开关S接 小村灯泡电肌和电表内阻的关系品品 1时对应的量程会发生变化，面开关S接2时对应的量程不会发生变 化，选项B错误：CD.闭路抽头式中，接抽头3时井联的电阻只有R, 所以电流表采用“电压表与灯泡并联后再与电流表中联”的连接方 而接抽头4时并联的电阻有R,和R,则抽头3对应的量程大于抽头 法（俗称外接法） 4对应的量程，并且若电阻R,发生变化.则抽头3、4对应的两个量 为了便于分压调节，滑动变阻器选用阻值较小，额定电流较大的C: 程都会发生变化，选项CD正确.故选ACD. (2)根据以上分析，电路图如答案图所示： 4.C解析：AB.根据串并联电路电流与电压之间的关系可知，改装成 (3)当小灯泡电压为25V时，从图中读出此时流过小灯泡的电流为 电流表需要并联定值电阻进行分流，且并联的定值电阻阻值越小量 U 程越大，改装成电压表需要中联定值电阻进行分压，且中联的定值电 Q3A,故R=8.3D:根据狱姆定律可知，在-U图线上的点与原 组阻值越大量程越大.由此可知，当选择开关B接1时为大量程电流 点连线的斜率表示电阻的倒数，故随着电压的增大，小灯泡电阻 表，接2时为小量程电流表，接3时为小量程电压表，接4时为大量 增大 程电压表，AB错误：D,当选择开关B接2时为小量程电流表，量程 压轴挑战 I(R+R) 0,1m4最大电流值为=1mA,R+R=1, 2.(1)DC(2) (3)380(4)C 2-4 204×s00-=200.D错误：C当选举开关B接3时为小量程电 1 mA-200 A 解析：(1)电流表A,与电阻箱申联测电压，计算所测电流范围，电流 表A,应选已知内阻的D,电流表A2应选C. 压表，量程为0-1V,允许测量的电压最大值为1V,化，么R。 (2)由图乙可知二极管电阻R严元2-4 U、I(R,+R1) 840.C正确.故选C 5.(1)70200(2)61M(3)B(4)中5 (3)电流表A,的量程为0~5mA,电流表A,半偏时电流为1= 2.5mA=0.0025A, 折：()接6点时，程为=1V,所00 此时电阻箱阻值为R=7R0025n-20n=380n 3 30n=70且.接c时，分压电阻R,+R,= 2-R:10x100- (4)由图可知此二极管在正向导通时的伏安特性中，当电流在2~ 30n=270.所以R,=2002 4mA区间图像弯曲的程度最大，且当正向电压为1V时，A,中的电 (2)由上述分析知，接6的量程是0-1V,接c的量程是0~3V.为保 流约为2.5m,可知要准确描绘此二极管在正向导通时的伏安特性， 护电路安全，滑动变阻器分压为零.所以滑片应在M简。 应该在电流表A2的读数在4~6mA区间多测几组数据，AB错误， (3)现要校对1V的量程的刻度，由图乙可以看出表头示数为1= C正确.故选C 8mA,则此时两端电压U=(R+R,)=0.008×(70+30)V=0.8V,那 必修第三册·JK黑白题30