第12讲 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 课后专项突破（练习）-【划重点】2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

第12讲 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 ——划重点之高二期中期末复习精细讲义 1．通过实验描绘：一个“3V，0.3A”小灯泡的伏安特性曲线，可供选择的仪器有： A．0～0.6A，电阻约为0.2Ω的电流表       B．0～100mA，电阻约为5Ω的电流表 C．0～3V，电阻约为10KΩ的电压表         D．0～15V，电阻约为50KΩ的电压表 E．最大电阻为20Ω额定电流为1.0A的滑动变阻器 F．最大电阻为1kΩ额定电流为0.1A的滑动变阻器     G．蓄电池6V、导线、电键 要求实验灯泡电压从零逐渐增大。 （1）电压表应选 ；电流表应选 ；滑动变阻器选 。（均填写前面的字母序号） （2）在下面方框内画出电路图 。 （3）按照正确的电路图连接图中的实物图 。 （4）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图所示。由实验曲线可知，电压为0.9V时，小灯泡电阻 Ω（结果保留两位有效数字）；随着电流的增加小灯泡的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （5）若考虑电表的内阻给实验带来的影响，则在电压为0.9V时，所测得小灯泡的电阻 。（填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】 C A E 5.3 增大 偏小 【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为3V，所以电压表选C； [2]通过小灯泡的额定电流为0.3A，电流表选A； [3]要求实验灯泡电压从零逐渐增大，为方便操作，滑动变阻器选E； （2）[4]小灯泡额定电压下的电阻为 通过比较电流表、电压表、小灯泡的电阻可知，电流表选择外接，实验要求灯泡电压从零逐渐增大，滑动变阻器采用分压接法，则电路图如下 （3）[5]按照正确的电路图连接图中的实物图 （4）[6]由图可知，电压为0.9V时，电流为170mA，则小灯泡电阻为 [7]由图像能看出，随着电流增大，I-U图线上的点与坐标原点连线的斜率变小，所以随着电流的增加小灯泡的电阻增大； （5）[8]若考虑电表的内阻给实验带来的影响，电压表的示数电压灯泡两端的电压，电流表的示数大于通过小灯泡的电流，所以在电压为0.9V时，所测得小灯泡的电阻偏小。 2．某同学想要研究某元件的特性，描绘出图线，实验室中的器材有： 待测元件（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V（量程3V，内阻为）； 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 定值电阻（阻值5000Ω）； 滑动变阻器（阻值）； 滑动变阻器（阻值0～1000.0Ω）； 电源（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干， (1)实验要求能描绘出元件两端电压在0~6V范围内的的图线，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验中应将电压表V与定值电阻 （选填“串联”或“并联”）改装为量程为 V的电压表，为了减小实验误差，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法。 (2)该同学利用实验测得的数据绘制的的图线如图甲所示。根据图线可知，该元件的阻值随电压的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)现将两个与同型号的元件并联，再与一个阻值为4.5Ω的定值电阻串联后，接在一电动势为5V、内阻0.5Ω的电源两端，如图乙所示，则两个元件消耗的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 串联 8 外 (2)增大 (3)1.1/1.2/1.3 【详解】（1）[1]为了描绘0~6V范围内的曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式接法，故滑动变阻器选择阻值较小的； [2][3]为了扩大量程，电压表V应该与定值电阻串联，改装后的电压表量程为 [4]待测元件正常工作时的电阻为，由此可知电流表应该采用外接法。 （2）[5]根据图甲可知随着电压的升高元件的阻值逐渐增大。 （3）[6]根据闭合电路欧姆定律可知 整理可得 作出闭合电路的图像如图所示，由图像可知交点为，则两个电阻的总功率 3．实验小组的同学利用如图甲所示的电路测绘小灯泡的图像，研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验室提供的器材有： A．待测小灯泡：额定电压为； B．电压表V：量程为，内阻约为； C．电流表A：量程为，内阻为； D．滑动变阻器R：最大阻值为； E．三节干电池：每节干电池的电动势均为，内阻均为； F．开关一个、导线若干。 (1)按如图甲所示的电路图连接好实物图，检查无误后，将滑动变阻器滑片移动到 （填“左”或“右”）端，闭合开关，将滑动变阻器滑片移动少许，记录电流表和电压表的示数I和U，重复上述过程得到多组I、U。 (2)根据数据描出的图像经过点（，），如图乙所示，由此可知，小灯泡的电阻随电压的增大而 （填“增大”或“减小”），当电流表示数为时，小灯泡两端的实际电压为 V，小灯泡的实际功率为 W。（后两空保留两位有效数字） 【答案】(1)左 (2) 增大 2.5 0.75 【详解】（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移动到左端。 （2）[1]由题图可知，小灯泡的电阻随电压的增大而增大； [2][3]当电流表示数为时，小灯泡和电流表A的总电阻为 则小灯泡的电阻为 小灯泡两端的实际电压为 小灯泡的实际功率为 4．某实验小组想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下： 待测小灯泡一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧；电压表量程为0～3V，内阻约为3kΩ；电流表量程0～0.6A，内阻为0.1Ω；滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。 (1)在图甲的虚线框内补全的实验电路图是 （选填“乙”、“丙”）。    (2)某同学连接实验电路后，闭合开关S，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________。 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A端 (3)该同学在实验中通过更换小灯泡，正确完成实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，如图丁所示。根据图像计算出正常工作状态下小灯泡的电阻为 （保留三位有效数字）。    (4)如果实验中提供的电压表（量程为0～1V、内阻为1kΩ），现有电阻箱一个（最大电阻为9999.9Ω）。简述能完成该实验的方案 。 (5)如果用定值电阻R与小灯泡串联，接入图甲的电路中，调节滑动变阻器的阻值，是否会出现两者功率相等的情况？请说明理由 。 【答案】(1)乙 (2)C (3)5.58 (4)见解析 (5)见解析 【详解】（1）因电流表内阻为0.1Ω，是已知值，故采用电流表内接法，则电阻测量值为 可消除系统误差，故在图甲的虚线框内补全的实验电路图是乙。 （2）小灯泡的灯丝被烧断，说明在一瞬间通过了比额定电流要大的电流，而电流表短路或滑动变阻器的滑片接触不良，都不会造成上述现象。闭合开关瞬间小灯泡灯丝温度低，电阻较小，而此时若滑动变阻器滑片的位置在A端，则会使小灯泡两端电压瞬间比额定电压大，从而造成灯丝被烧断。 故选C。 （3）由丁图可知，正常工作状态下小灯泡的电压为2.5V，此时电流为0.44A，电阻为 （4）如果实验中提供的电压表（量程为0～1V、内阻为1kΩ），电压表的量程不满足要求，可将电阻箱与电压表串联，将电压表的量程扩大到3V（电阻箱的阻值调到2kΩ），再接在灯泡两端。 （5）如果用定值电阻R与小灯泡串联，接入图甲的电路中，调节滑动变阻器的阻值，有可能出现两者功率相等的情况。在小灯泡的I-U图像中画出定值电阻R的I-U图像，若除原点外还有其它交点说明会出现，没有其它交点说明不会出现。 5．有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图象，有下列器材供选用： A．电压表（0～3 V，内阻6 kΩ） B．电压表（0～15 V，内阻30 kΩ） C．电流表（0～3 A，内阻0.1 Ω） D．电流表（0～0.6 A，内阻0.5 Ω） E．滑动变阻器（10 Ω，2 A） F．滑动变阻器（200 Ω，0.5 A） G．直流电源（电动势4.5 V，内阻不计） (1)用如图甲所示的电路进行测量，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)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图象可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 Ω。 (3)若将此灯泡与输出电压恒为6 V的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为 Ω的电阻。（结果保留3位有效数字） 【答案】(1) A D E (2)10 (3)11.4 【详解】（1）[1]题意可知，灯泡的额定电压为2.8V，故电压表的量程应大于2.8V，故电压表应选3V量程。 故电压表应选A。 [2]灯泡的电流 故电流表应选D。 [3]由电路图可知，要使电压从零开始调节，应采用分压接法，滑动变阻器应选小的电阻便于调节。 故滑动变阻器选E。 （2）由灯泡的伏安特性曲线图可知，当电压为2.8V时，电流为0.28A，故电阻 （3）要使灯泡串联在6V的电源上正常发光，则与之串联的电阻分压应为 6V-2.8V=3.2V 此时电路中电流为0.28A，故应串联的电阻 6．某物理兴趣小组描绘一个标有“”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材： A．直流电源（内阻不计） B．直流电流表A：0~600mA（内阻约为） C．直流电压表V：（内阻等于） D．滑动变阻器，额定电流 E．三个定值电阻 (1)小组同学研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，在给定的定值电阻中选用 （选填“”、“”或“）与电压表串联，完成改装。 (2)用选定的实验器材在上方框中画出本实验原理图 。 (3)实验测得小灯泡伏安特性曲线如图甲所示，可确定小灯泡电阻随电流的增加而 （选填“增加”、“不变”或“减少”）。 (4)若将三个完全相同规格的小灯泡按如图乙所示电路连接，电源电动势，内阻，欲使滑动变阻器的功率是一个小灯泡功率的2倍，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W（结果保留1位小数）。 【答案】(1) (2) (3)增加 (4)1.8 【详解】（1）器材中提供的直流电压表量程只有，而小灯泡的额定电压为，所以需要给电压表串联一个电阻从而扩大量程，设定值电阻的阻值为，则根据串联分压规律有 解得 则定值电阻选择； （2）本实验滑动变阻器采用分压法，电流表外接法，本实验原理图如图所示 （3）随着电流的增大小灯泡伏安特性曲线割线的斜率减小，而其斜率的倒数为小灯泡的电阻，所以小灯泡的电阻增加。 （4）假设通过灯泡的电流为，灯泡两端的电压为，由闭合电路欧姆定律定律得 化简得 如图中曲线所示，与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的功率，功率为 故变阻器消耗的功率 7．某同学设计描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，已知小灯泡的额定电压为6V，新定功率为2.8W。现可用的实验器材如下： A．直流电源E（7.5V，内阻不计） B．电压表（3V，内阻为） C．电压表（3V，内阻未知） D．电流表（0.6A，内阻约为） E．电流表（3A，内阻约为） F．定值电阻（阻值为） G．滑动变阻器（总阻值为） H．开关一个，导线若干 (1)实验过程中，电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填写器材前面的字母代号） (2)定值电阻在电路中的作用是 ； (3)为了保证实验的精确度，请在答题卡上的虚线框内将实验电路图补充完整； (4)他将电压表和串联到一起，实验过程中发现，当电压表的示数为2.5V时，电压表的示数为2.0V，则两个表串联到一起使用后的最大量程为 V。 【答案】(1) B D (2)扩大电压表的量程 (3) (4)5.4 【详解】（1）[1][2]小灯泡的额定电压为6V，因此只能通过电压表与定值电阻改装成大量程的电压表，额定电流接近0.5A。因此电压表选B，电流表选D。 （2）电压表与定值电阻串联，定值电阻的作用是改装成大量程的电压表。 （3）由于电压表内阻已知，因此采用电流表外接，电压要从0开始变化，滑动变阻器采用分压接法，电路图如图 （4）根据电压表的串联规律有 可得 两个电流表串联到一起后允许通过的最大电流为，故最大量程 8．有一个小灯泡上标有“3V，1.5W”的字样，现在要描绘小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用： A．电压表（0～6V，内阻约） B．电压表（0～3V，内阻约） C．电流表（0～0.6A，内阻约） D．电流表（0～0.3A，内阻约） E．滑动变阻器（，0.2A） F．滑动变阻器（，10A） (1)实验中电压表应选用 ，电流表应选用 。（用序号字母表示） (2)为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用 。（用序号字母表示） (3)请在下面的方框中画出实验原理图 ；并把电路图补充完整 。 【答案】(1) B C (2)F (3) 【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为3V，为了测量的准确，电压表选择量程的。 故选B。 [2]小灯泡的额定电流 为了测量准确，电流表选择量程的。 故选C。 （2）由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器。 故选F。 （3）[1]电压表远大于灯泡内阻，应采用电流表外接法；测量小灯泡的伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法；所以实验原理图为 [2]根据实验原理图，实物电路如图所示 9．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材： 小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A） 电压表V（量程3V，内阻为3kΩ 电流表A（量程0.5A，内阻约为0.5.Ω） 电阻箱（0~9999，9.Ω） 滑动变阻器（阻值0~5Ω，2A） 滑动变阻器（阻值0~200.Ω，1A） 学生电源E（电动势4V，内阻不计） 开关S及导线若干。    （1）实验中滑动变阻器应选择 （选填或） （2）实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至 Ω，并与题中所给电压表串联，改装后的电压表和电流表的连接方式应选择 （“电流表内接法”或“电流表外接法”） （3）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图（a）所示，现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源（电动势4V，内阻1Ω）和一阻值为9Ω的定值电阻连接成如图（b）所示电路。此电路中每个小灯泡的实际功率为 W（结果保留两位有效数字）。 【答案】 1000 电流表外接法 0.20/0.19/0.21 【详解】（1）[1]因要得到从零开始连续可调的多组电压，且方便调节，则控制电路中滑动变阻器应该选用小的电阻。 （2）[2]电压表的量程为3V，内阻为3kΩ，则要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至 [3]小灯泡的电阻 则为了减小系统误差，应选择电流表外接法。 （3）[4]设每个灯泡两端电压为U，电流为I，则由闭合电路的欧姆定律 整理得 将此函数关系画在灯泡的伏安特性曲线上，交点即为灯泡的实际电流和电压    此电路中每个小灯泡的两端的实际功率为 10．某探究性兴趣小组在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验。有以下的实验器材供选择： A．待测小灯泡：额定电压2.0V，额定电流0.5A B．电源E：电动势为3.0V，内阻不计 C．电压表V：量程为0~3V，内阻约为1kΩ D．电流表A：量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω E.滑动变阻器R1：最大阻值为5Ω，额定电流为2.0A F.滑动变阻器R2：最大阻值为20Ω，额定电流为1.0A G.开关S一个及导线若干 （1）实验中滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”），电流表采用 （选填“内接法”或“外接法”）。 （2）请你不要改动已连接导线，在图甲中把还需要连接的导线补上 ；在闭合开关前，应使滑动变阻器滑片滑到最 （选填“左”或“右”）端。 （3）实验得到了通过小灯泡的电流I和加在小灯泡两端的电压U，如下表所示： I/A 0.00 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 根据数据作出了小灯泡的U—I图像，如图乙所示。 （4）若将本题中的小灯泡接在电动势是2.0V，内阻是4.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为 W（保留两位有效数字）。    【答案】 R1 外接法 见解析 左 0.23 【详解】（1）[1]在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验，为了减小误差，电压与电流表的示数范围需要广泛一些，且测量数据需要出现0，可知，滑动变阻器采用分压式接法，为了使滑动变阻器调节数据的连续性强一些，滑动变阻器应选择总阻值小一些，即选择最大阻值为5Ω，则滑动变阻器选择R1； [2]待测小灯泡的电阻近似为 由于 可知，电流表的分压影响较大，实验中，为了减小误差，应排除电流表的分压影响，采用电流表外接法。 （2）[3]根据上述，滑动变阻器采用分压式，电流表采用外接法，在电路图中补充需要连接的导线如图所示 [4]为了确保安全，闭合开关之前，应3滑动变阻器输出电压为0，根据上述电路图可知，在闭合开关前，应使滑动变阻器滑片滑到最左端。 （3）[5]由于电源电动势是2.0V，内阻是4.0Ω，则该电源的路端电压与干路电流的关系为 在图乙中作出上述函数的图像如图所示      两图像的交点坐标为（0.32A，0.72V），则小灯泡的实际功率约为 11．某同学使用如下图（a）所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值。已知小灯泡标有“，”字样，备选滑动变阻器有两种规格：标有“”字样、标有“”字样，现要求小灯泡两端电压从零开始，并能测量多组数据。 （1）为使操作更为方便，滑动变阻器应选用 （选填R1或R2）。 （2）将图中的实物图补充完整 ，使其能尽量准确地测量小灯泡的阻值。 （3）本实验操作时应闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡电流 （选填“从小到大”或“从大到小”）变化读取数据。 （4）若某同学选用量程电压表进行测量示数如下图（b）所示，此时示数为 。 （5）图（c）为某同学根据实验数据做出的一条图线，从图中可以求出小灯泡正常工作时的阻值大小为 （保留三位有效数字）。 【答案】 R1 从小到大 8.5V 【详解】（1）[1]根据实验要求小灯泡电压从零调可知变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器R1以方便调节； （2）[2]由于小灯泡的电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法，即电路应是外接分压电路，如图所示： （3）[3]开关未闭合前，小灯泡的电压为0，所以应使小灯泡电流从小到大变化读取数据； （4）[4]电压表的读数为8.5V； （5）[5]根据小灯泡的I-U图象可读出电压U=9V时对应的电流为I=0.56A，则小灯泡的电阻为 12．有一个标有“，1W”的小灯泡，现要用伏安法描绘该小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用： A．蓄电池（输出电压恒为4V） B．电压表（量程为0~3V，内阻约为）； C．电流表（量程为，内阻约为）； D．滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流为1A）； E.滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流为2A）。    （1）若要求小灯泡两端的电压从零开始增大，且实验误差较小，应选择图2中的电路 （填“甲”“乙”或“丙”）。 （2）根据实验电路图将图3所示的实物图补充完整 。    （3）滑动变阻器应选用 （均填字母代号）。开始实验前，图（3）中的滑动变阻器滑片应该滑在 （选填“最左端”。“最右端”或“中间位置”），开关应处于断开状态； （4）某同学测量过程中某次电压表和电流表示数如图1所示，此时电流 A，电压 V。 （5）通过实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。由图线可知，当小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻 （填“变大”或“变小”）。 【答案】 甲    E 最左端 0.26 2.10 变大 【详解】（1）[1]小灯泡电阻较小，应用外接法，要求小灯泡两端的电压从零开始增大，则滑动变阻器采用分压式接法，故选甲。 （2）[2]根据实验电路图连接实物图如图：    （3）[3] [4]滑动变阻器应用最大阻值较小的E，开始实验前，图（3）中的滑动变阻器滑片应该滑在最左端，起保护电路的作用。 （4）[5] [6]根据电流表和电压表的分度值可知电流为0.26A，2.10V； （5）[7]由图分析可知当小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻变大。 13．有一个小电珠上标有“、”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的图线，小电珠两端的电压需要由零逐渐增加到，并便于操作。现有下列器材供选用： A．电流表：量程为，内阻约为； B．电压表：量程为，内阻为； C．滑动变阻器（，额定电流） D．滑动变阻器（，额定电流） E.定值电阻； F.定值电阻； G.电源：电动势为，内阻约为； H.开关一个，导线若干。 （1）实验中，应该选用的滑动变阻器是 ，定值电阻是 （用选项前序号字母表示）； （2）根据所给的器材，在线框中画出实验电路图；（标出器材对应的物理符号） （3）若不考虑电表内阻的影响，得到的是如图a的关系图线。但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图a中的关系图线位置偏 （选填“高”或“低”）。 （4）若将两个完全相同规格的小电珠按如图所示电路连接，电源电动势，内阻，欲使滑动变阻器的功率是每个小电珠的两倍，此时每个小电珠消耗的电功率为 ，此时滑动变阻器接入电路的电阻 （结果均保留2位小数）。 【答案】 C F 高 0.93 2.56 【详解】（1）[1]小电珠两端的电压需要由零逐渐增加到，由于变阻器要采用分压式接法，滑动变阻器应选C； [2]由于电压表的量程较小，需串联定值电阻扩大量程，故定值电阻应选； （2）[3]实验电路如图所示 （3）[4]因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量值的图线中电流应偏大，故图线偏高； （4）[5]假设通过灯泡的电流为，灯泡两端的电压为，通过滑动变阻器的电流为，当滑动变阻器的功率是小灯泡的两倍时，滑动变阻器两端的电压也为，由闭合电路欧姆定律可得 代入数据整理得 把该函数关系画在图a中，如图所示 与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点横、纵坐标值的乘积等于小灯泡的实际功率，可得 [6]此时滑动变阻器接入电路的电阻为 14．某小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻实验中，所用器材如图甲所示。 (1)用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ； (2)闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到 （选填“A”或“B”）端。闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，紧接下来应当进行的操作是 ； (3)实验过程中，当小灯泡两端的电压调节为1.5V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过计算可以得知小灯泡的电阻为 Ω； 实验序号 1 2 3 4 5 电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27 电阻/Ω 平均电阻/Ω (4)请说明实验表格设计的不合理之处： 。 【答案】(1) (2) B 向A端移动滑片，观察灯泡是否发光 (3)7.5 (4)不应设计平均电阻栏 【详解】（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应与小灯泡并联，且选择0~3V的量程，电流表与其串联，故将电压表的“3”接线柱接在小灯泡的右端，如图所示 （2）[1]闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端，如图即B端。 [2]闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，应该是滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，紧接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。 （3）如图乙，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，此时小灯泡的电阻为 （4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第12讲 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 ——划重点之高二期中期末复习精细讲义 1．通过实验描绘：一个“3V，0.3A”小灯泡的伏安特性曲线，可供选择的仪器有： A．0～0.6A，电阻约为0.2Ω的电流表       B．0～100mA，电阻约为5Ω的电流表 C．0～3V，电阻约为10KΩ的电压表         D．0～15V，电阻约为50KΩ的电压表 E．最大电阻为20Ω额定电流为1.0A的滑动变阻器 F．最大电阻为1kΩ额定电流为0.1A的滑动变阻器     G．蓄电池6V、导线、电键 要求实验灯泡电压从零逐渐增大。 （1）电压表应选 ；电流表应选 ；滑动变阻器选 。（均填写前面的字母序号） （2）在下面方框内画出电路图 。 （3）按照正确的电路图连接图中的实物图 。 （4）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图所示。由实验曲线可知，电压为0.9V时，小灯泡电阻 Ω（结果保留两位有效数字）；随着电流的增加小灯泡的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （5）若考虑电表的内阻给实验带来的影响，则在电压为0.9V时，所测得小灯泡的电阻 。（填“偏大”“偏小”或“不变”） 2．某同学想要研究某元件的特性，描绘出图线，实验室中的器材有： 待测元件（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V（量程3V，内阻为）； 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 定值电阻（阻值5000Ω）； 滑动变阻器（阻值）； 滑动变阻器（阻值0～1000.0Ω）； 电源（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干， (1)实验要求能描绘出元件两端电压在0~6V范围内的的图线，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验中应将电压表V与定值电阻 （选填“串联”或“并联”）改装为量程为 V的电压表，为了减小实验误差，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法。 (2)该同学利用实验测得的数据绘制的的图线如图甲所示。根据图线可知，该元件的阻值随电压的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)现将两个与同型号的元件并联，再与一个阻值为4.5Ω的定值电阻串联后，接在一电动势为5V、内阻0.5Ω的电源两端，如图乙所示，则两个元件消耗的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 3．实验小组的同学利用如图甲所示的电路测绘小灯泡的图像，研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验室提供的器材有： A．待测小灯泡：额定电压为； B．电压表V：量程为，内阻约为； C．电流表A：量程为，内阻为； D．滑动变阻器R：最大阻值为； E．三节干电池：每节干电池的电动势均为，内阻均为； F．开关一个、导线若干。 (1)按如图甲所示的电路图连接好实物图，检查无误后，将滑动变阻器滑片移动到 （填“左”或“右”）端，闭合开关，将滑动变阻器滑片移动少许，记录电流表和电压表的示数I和U，重复上述过程得到多组I、U。 (2)根据数据描出的图像经过点（，），如图乙所示，由此可知，小灯泡的电阻随电压的增大而 （填“增大”或“减小”），当电流表示数为时，小灯泡两端的实际电压为 V，小灯泡的实际功率为 W。（后两空保留两位有效数字） 4．某实验小组想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下： 待测小灯泡一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧；电压表量程为0～3V，内阻约为3kΩ；电流表量程0～0.6A，内阻为0.1Ω；滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。 (1)在图甲的虚线框内补全的实验电路图是 （选填“乙”、“丙”）。    (2)某同学连接实验电路后，闭合开关S，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________。 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A端 (3)该同学在实验中通过更换小灯泡，正确完成实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，如图丁所示。根据图像计算出正常工作状态下小灯泡的电阻为 （保留三位有效数字）。    (4)如果实验中提供的电压表（量程为0～1V、内阻为1kΩ），现有电阻箱一个（最大电阻为9999.9Ω）。简述能完成该实验的方案 。 (5)如果用定值电阻R与小灯泡串联，接入图甲的电路中，调节滑动变阻器的阻值，是否会出现两者功率相等的情况？请说明理由 。 5．有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图象，有下列器材供选用： A．电压表（0～3 V，内阻6 kΩ） B．电压表（0～15 V，内阻30 kΩ） C．电流表（0～3 A，内阻0.1 Ω） D．电流表（0～0.6 A，内阻0.5 Ω） E．滑动变阻器（10 Ω，2 A） F．滑动变阻器（200 Ω，0.5 A） G．直流电源（电动势4.5 V，内阻不计） (1)用如图甲所示的电路进行测量，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)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图象可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 Ω。 (3)若将此灯泡与输出电压恒为6 V的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为 Ω的电阻。（结果保留3位有效数字） 6．某物理兴趣小组描绘一个标有“”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材： A．直流电源（内阻不计） B．直流电流表A：0~600mA（内阻约为） C．直流电压表V：（内阻等于） D．滑动变阻器，额定电流 E．三个定值电阻 (1)小组同学研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，在给定的定值电阻中选用 （选填“”、“”或“）与电压表串联，完成改装。 (2)用选定的实验器材在上方框中画出本实验原理图 。 (3)实验测得小灯泡伏安特性曲线如图甲所示，可确定小灯泡电阻随电流的增加而 （选填“增加”、“不变”或“减少”）。 (4)若将三个完全相同规格的小灯泡按如图乙所示电路连接，电源电动势，内阻，欲使滑动变阻器的功率是一个小灯泡功率的2倍，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W（结果保留1位小数）。 7．某同学设计描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，已知小灯泡的额定电压为6V，新定功率为2.8W。现可用的实验器材如下： A．直流电源E（7.5V，内阻不计） B．电压表（3V，内阻为） C．电压表（3V，内阻未知） D．电流表（0.6A，内阻约为） E．电流表（3A，内阻约为） F．定值电阻（阻值为） G．滑动变阻器（总阻值为） H．开关一个，导线若干 (1)实验过程中，电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填写器材前面的字母代号） (2)定值电阻在电路中的作用是 ； (3)为了保证实验的精确度，请在答题卡上的虚线框内将实验电路图补充完整； (4)他将电压表和串联到一起，实验过程中发现，当电压表的示数为2.5V时，电压表的示数为2.0V，则两个表串联到一起使用后的最大量程为 V。 8．有一个小灯泡上标有“3V，1.5W”的字样，现在要描绘小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用： A．电压表（0～6V，内阻约） B．电压表（0～3V，内阻约） C．电流表（0～0.6A，内阻约） D．电流表（0～0.3A，内阻约） E．滑动变阻器（，0.2A） F．滑动变阻器（，10A） (1)实验中电压表应选用 ，电流表应选用 。（用序号字母表示） (2)为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用 。（用序号字母表示） (3)请在下面的方框中画出实验原理图 ；并把电路图补充完整 。 9．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材： 小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A） 电压表V（量程3V，内阻为3kΩ 电流表A（量程0.5A，内阻约为0.5.Ω） 电阻箱（0~9999，9.Ω） 滑动变阻器（阻值0~5Ω，2A） 滑动变阻器（阻值0~200.Ω，1A） 学生电源E（电动势4V，内阻不计） 开关S及导线若干。    （1）实验中滑动变阻器应选择 （选填或） （2）实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至 Ω，并与题中所给电压表串联，改装后的电压表和电流表的连接方式应选择 （“电流表内接法”或“电流表外接法”） （3）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图（a）所示，现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源（电动势4V，内阻1Ω）和一阻值为9Ω的定值电阻连接成如图（b）所示电路。此电路中每个小灯泡的实际功率为 W（结果保留两位有效数字）。 10．某探究性兴趣小组在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验。有以下的实验器材供选择： A．待测小灯泡：额定电压2.0V，额定电流0.5A B．电源E：电动势为3.0V，内阻不计 C．电压表V：量程为0~3V，内阻约为1kΩ D．电流表A：量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω E.滑动变阻器R1：最大阻值为5Ω，额定电流为2.0A F.滑动变阻器R2：最大阻值为20Ω，额定电流为1.0A G.开关S一个及导线若干 （1）实验中滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”），电流表采用 （选填“内接法”或“外接法”）。 （2）请你不要改动已连接导线，在图甲中把还需要连接的导线补上 ；在闭合开关前，应使滑动变阻器滑片滑到最 （选填“左”或“右”）端。 （3）实验得到了通过小灯泡的电流I和加在小灯泡两端的电压U，如下表所示： I/A 0.00 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 根据数据作出了小灯泡的U—I图像，如图乙所示。 （4）若将本题中的小灯泡接在电动势是2.0V，内阻是4.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为 W（保留两位有效数字）。    11．某同学使用如下图（a）所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值。已知小灯泡标有“，”字样，备选滑动变阻器有两种规格：标有“”字样、标有“”字样，现要求小灯泡两端电压从零开始，并能测量多组数据。 （1）为使操作更为方便，滑动变阻器应选用 （选填R1或R2）。 （2）将图中的实物图补充完整 ，使其能尽量准确地测量小灯泡的阻值。 （3）本实验操作时应闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡电流 （选填“从小到大”或“从大到小”）变化读取数据。 （4）若某同学选用量程电压表进行测量示数如下图（b）所示，此时示数为 。 （5）图（c）为某同学根据实验数据做出的一条图线，从图中可以求出小灯泡正常工作时的阻值大小为 （保留三位有效数字）。 12．有一个标有“，1W”的小灯泡，现要用伏安法描绘该小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用： A．蓄电池（输出电压恒为4V） B．电压表（量程为0~3V，内阻约为）； C．电流表（量程为，内阻约为）； D．滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流为1A）； E.滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流为2A）。    （1）若要求小灯泡两端的电压从零开始增大，且实验误差较小，应选择图2中的电路 （填“甲”“乙”或“丙”）。 （2）根据实验电路图将图3所示的实物图补充完整 。    （3）滑动变阻器应选用 （均填字母代号）。开始实验前，图（3）中的滑动变阻器滑片应该滑在 （选填“最左端”。“最右端”或“中间位置”），开关应处于断开状态； （4）某同学测量过程中某次电压表和电流表示数如图1所示，此时电流 A，电压 V。 （5）通过实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。由图线可知，当小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻 （填“变大”或“变小”）。 13．有一个小电珠上标有“、”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的图线，小电珠两端的电压需要由零逐渐增加到，并便于操作。现有下列器材供选用： A．电流表：量程为，内阻约为； B．电压表：量程为，内阻为； C．滑动变阻器（，额定电流） D．滑动变阻器（，额定电流） E.定值电阻； F.定值电阻； G.电源：电动势为，内阻约为； H.开关一个，导线若干。 （1）实验中，应该选用的滑动变阻器是 ，定值电阻是 （用选项前序号字母表示）； （2）根据所给的器材，在线框中画出实验电路图；（标出器材对应的物理符号） （3）若不考虑电表内阻的影响，得到的是如图a的关系图线。但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图a中的关系图线位置偏 （选填“高”或“低”）。 （4）若将两个完全相同规格的小电珠按如图所示电路连接，电源电动势，内阻，欲使滑动变阻器的功率是每个小电珠的两倍，此时每个小电珠消耗的电功率为 ，此时滑动变阻器接入电路的电阻 （结果均保留2位小数）。 14．某小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻实验中，所用器材如图甲所示。 (1)用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ； (2)闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到 （选填“A”或“B”）端。闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，紧接下来应当进行的操作是 ； (3)实验过程中，当小灯泡两端的电压调节为1.5V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过计算可以得知小灯泡的电阻为 Ω； 实验序号 1 2 3 4 5 电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27 电阻/Ω 平均电阻/Ω (4)请说明实验表格设计的不合理之处： 。 学科网（北京）股份有限公司 $$