2.5 实验：描绘I-U特性曲线-【志鸿优化训练】2026-2027学年高中物理必修第三册(教科版)

是V的2倍，放A正确，C量误：V,的示数是V,的 2倍，数B错误：V,的示数是V的4倍，故D情误 战选A 8.【答案水1)8×10·m(20.04m0.0过m 【解析水)设萄前的电阳率为：测由R一心。： p-空1x得xr-Xwa:m 2×16 (2)效该同柱体同置率径为：高为k,则由 R-5 R-e令 Va-S'h 8=r 威立并代人数松得r=004mh=002m. 4实验：测量金属的电阻率 【实验探究·提升】 要点一 【若案(1)C《2)见解析《3)2,11一213《拉围 内4印a16提 【解桥(1)实验中为了获得较大楚国的准压调节。 侧带动变图器采用分压式接法，为了减少实验误差，分 所可如R,g农R,期应采用电流表的外浅法，故 选C. (2)滑动变阻器分压式接法，侧接线时“一上下”， 电蔬表外接法，则电压表与待再电阻并我，实物图造接 如图斯永。 (3)电压表量程0-一8V,其精度为a,1V,接数时梁 用十分之一读法，需要估这一位，根据周示可该的电压 表的示数为名12V:电筑表量程0一06A,其精度为 1,2A,读数时采用二分之一或达，银据图示可读的电 (2)桂络容器的内直径为d=50mm十4× 玉表的示数为0,16A:根据电阻定律R-p二可得p- 60年mm一50,20mm一5020m:第一次电压表的读 盘大于第二次电压表的读数，说明第一次电压表并联的 U 子，有由就蝴定律有R一子 电阳大。可知闭合开关S,开关S核1编，藕节源动变 阻器R,使电压表的读数为，&0V,滑动变阻春滑 候立可得P一 UD 4 片不动，然后将开美S接2编：电阻R,丙端的电压为 里点巴 U-U--8V 2【答案11)点8062)Rd (3)无无 《3根粼武期定接花。一。 U 解得R,-32。银探电 (4)能 【解析D图乙可知，复料管的内径为d-5m十 定律R,一P5 ,持测盐水的电阻率约为贝 16XQ05H世=5.0mm: (2》根据题意可知，每次图整电阻箱，均使电流表浅 80120m 4A 偏，醇电路的总电目不变.由图丁可年，当L=0时，电 【随堂演练·达标】 阻箱的滨数为皮，此时电路的总电阻为尺。■R,十T十 1.【若率K1)①10公AC{2)0.683(Q79-0,6越1 R。,测有R十P 上十R十r一十R,十r,整可得 均可)(380小于(4)4.27×10- 【解析】水1)①用×1或明芦，肽湖我的读数为10口： 及=一是上+R:R-上图泉料奉的他对值为- 心期量时如某指针偏角度转过大，说明电阻值偏小： 应更换皆率较小物挡位，重新倒零后测量，数A正 确：测量时如果红，见表笔分划插在角，正福孔，不合 (3》向(2)分所可包，木奖验中灵最电德表的内阻 影响测量结暴，放B错误，利用度舞表测电阳时，国 及。与电源内胆r对实验姑果均无影响 使用表内电源，板电阻不能在通降时测试应该纪该 (4》由(2)分断可每，本实验在授作中，加果发现在 电阳与电路所开，故C正确：更羚不同格率后需要重 整电团篇R的阻氧时灵重电蓬表不脂达到满国，只 新调零，再速行测量，故D错肉。故远AC 需每次调摩电阻箱和水柱长度乙时，让电流表达到相 (2)解突测凝容的精确氧为Q01mm,由图乙可每直 同登值群可，即保任每次得整电降的总电阻不度，实现 径为d一05mm+1&0×0,01mm=0680ms年 对术样电阻率的测量， 要点三 根絮相丁知电周风一若口-&0a,由于电压 【答案水1R,b(2)①5,020②2不动1 表的分流作用，用此电路剩量的电图值小于真实植： 4,8(3)0,12 U (4)根据期定津可得及，一：根电阻定单可得 【解析】水)盐水电题约为几欧.滑动变阻普棠用限 流式接法，为词节方便，夜取更多组数据，潮动变闭器尺 及有又$，联立可得孩金属丝材料的电 应选厢氧轻小的，圆此，帝动变阻器R皮选择R1:为防 止电减过大，烧坏电表，闭合开关之着，滑动变阻器R 阳率为e一R, a1x(n Boxy 4能 的滑片应置于阻值最大处，即6璃： 42×1D”0·m 2【答案1(1)4,0X士0，o1)BC (3)ACE(4》见解析 (器) (6)合格 【解析1(1)用刻度尺测出容器内都长为L4.0的m 在客器内加人一定量的铁用水，用标卡尺的B阁 测出醇着内邵的宽d.用等标卡尺的C部测出饮用水 的深度k, (3)电圈电压为15V,期为了更准确测量其园值电国 12 表拉这用Λ：电路中的最大电微1一发一品A 1mA,电流表应选用C:滑动度阳解受援成分压电路， 制应远用慰直较小的E。 《4)待测电阻的阳植运大予电流表的内阻，则应该采 用电藏表内接：滑动变阻器接成分压电路.荆实验电 降图虹图。 5由电阳定律或蝴定律可如-R,十R,一R十 流，解得铁用水的电图率一心一或者 d (6)若代人数墨计算得到饮用水的电阻率火于 100的0·cm:,学校的做用水合格。 5.实除：描绘I-U特性曲线 【实验探究+提升】 点一 1.【答案1(1》×1001290(2)GBD图见 解析 【解析【1)选“×10心档时，指针桃毕角度银小，说明 该电阻值较大，则测电阳的倍率透择的授小，若读数则 模差将限大，应使折针处于表叠中闻位置，需要增大备 卡，应这“×10”并进行电雨调零，再进行测量：出整周 可包，测该电阻值约为12×1000=12000. (2)因需指绘电阻的伏安特性非线，电压皮从零开 的变化，因比滑动变阳馨霜果用分辰式接人电路，为调 节方框，喇帝动变阻容应选知值较小的G流过电的 电流均为I00表3mA,粥电流光应容电那 电反为4V,期神压表选D因裤测电阻团值约为10金， 则有R-120√RRA-√/1009X02-70. 可知采用电算表内接法以减小实验民差，则实验电路图 如图所家 要点二 2.【答案K11CE图见解析(2)左增大8 (3)高(4BC 【解折J门)小灯效的额定电惠1一立司A09A 为了使短针德转角度较大，则电惠表应选用C,为了饱 佳电压从零开始调起，电路果用分压电路，因此滑动空 阻器选用最大厕值较小的，夏培表聚用外援法，电路 生接如图所示： 2)侧合开关前，将滑动变阻零的滑片移到最左境： 使北输出电压为零，由图檬可知，小灯液灯编电阻随国 度的升高而增大，当小灯激两端所电压为至V时，电 成6V,尚U-是CR+R)基有R-160n.际 定直电应该选择日 志为气5A.灯丝的电阳约为R一号-8n (2由之窗的分所可知，电压表V:与定值电图串联： (3)因为采用电流表外接接，由乎电压表的分德，使 改装成新的电压表，册动交阻器该选择分压式接 起流表示数佩大，别阁量得到的】一)因檬中约电成偏 法，其电路图如图所示。 大：放比实际图线的位置信高。 (4根据P=切可每=，甲P-U图像的剂线 料率为电流【。随奢U增大，1措大，故A绩顸，B正 偏：R-U图像的树线斜米的到数为1，随着U增大，1 不斯增大，因此取一U因像的制假斜半应不断减小，故 (3)由藏夏可知，儿表格中质缺数累为题图的试数，圆 D错误，C正确，故选BC 图中，其精确度为Q1V:所以其读数为1.50V,肆表 要点三 中数据为L50V, 王【若案K1)B(2)N℃(3)0.34《4》27 (4》描点连线，其图像如图所示 【解析水1》做蜂表内置电源正极与果表笔相左，由 4RA 街甲所示可每，黑表笔与B相连时二极管电目较小，此 300 时二极管正向偏压，则B是二极管的正最： 250 (2)福绘优安特性挂线电压与电流成从零开始变 200 150 化，滑动变阻卷夜果用分压接，由图乙所示电路图可 10 船，南将N,C两点用电馊接好！ 050 (3)由图甲所示可知，电流表量程为Q日A,由图丙 所示可如.北分度值为02A,示数为83斜A (4由图T所示可知，二极管两海电医为U一23V,电 玉【答案】1)V,《2)足解析a偏(3)增大 德一150m4一Q15A,向闭合电路减期定律可知，电路总 【解析】1)小灯泡额定电压为2.5V,拜电医量大值 电压为E-心+J（,十R),即3-22十016(2+R》,解得 为26V,为确禄安全与树量的精度，电压表选择3V 最程，即电压表成这择V,。 R-27n (2》小灯泡的电图地道过的电宽增大向增大，当两搁 【随堂演练·达标】 电压达孔额定电压时电阳最大，所以带个实验过程小 1.【答案11)CG日(2)M见解析(3)1，动 (4)图见解标 灯卷的电阻清是R:元 =5刀<√RRw可年.电 【解断J1)由道童可每，两个电压表的量程均不合适 能表分压影响较大，测量电路中，夜持除电宽表的分 低是为了测量准碗，底该登稀小量塑迷行改整，所以 压影利，为了减小系梳限差，电瓷表应暴用外接法，电 电压表谈选择C,由通表可知，数据从零开始，所以 洛知图断示： 骨动度死器应该选择分压式接法，为了再节方便，滑 动变阴器皮诚达择阻值较小的R:,甲这系G:由之着 的分析可知，皮该电压表要进行政装，指其量程效装 控制电落柔用滑动变阳替的限流式，为了深护电路 开关用合自滑动变孔器接人电阻度最大，印常动变 春的滑片应该置于端。 (3)?-U图像中，图线上的点与坐标原点连线斜率均 倒数表示电阻，由图可知小灯泡的电目随电压增大而 增大 6.电源的电动势和内阻闭合电路欧妈定律 【必备知识·整理】 【知识桃理] 一 1.电能 三电颜用电器外内 美外 本断做的功即。电裤量？要饮特饮V 非静电单位正电背多素静电二。 1电阻电流为外电阻之和 E 3R 3纯电阻电将 +断陆 [科华思堆】 一见考判断 1.2×支/4.×5.× 二.思律探资 慢示：L当电源没有接人外电路时，电源中的电流 等于零，此时内电压等于零，衡以路确电压在数气上等 于电源电动劳。 么电德用久了，电动势并没用基减小，但内阻却明 是变大，因面使电路中的电藏很小，异取打泡度峰。 氢只要衡近行电阻调零，测量结果不金出现较大误 墓，这是由于电源内用变大，但电阻调零时线人电粗变 小，电表内阻不变。由闭合电路欧婚定律可知，某电阻 对点的指针位置不变，即测量结果相闻。 C.E-U+Ua-E-U+ir.物理必修第三册教科版 G.学生电源（直流电源，电动势为15V,内阻 不计)、开关、导线若干 (3)为了更准确测量其阻值电压表应选 用 ,电流表应选用 ,滑动变阻 器应选用 (均填器材前面的字母序号)。 (4)把虚线框内的实验电路图补充完整， (5)若已测得容器内部的长L、宽d、饮用水 5.实验：描绘 实验基础·； 梳理 一、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表 测出小灯泡两端的电压，测出多组(U,I)值， 在I-U坐标系中描出各对应点，用一条平 滑的曲线将这些点连起来。 二、实验器材 学生电源(4~6V直流)或电池组、小灯泡 (“4V0.7A”或“3.8V0.3A”)、滑动变 阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、 坐标纸。 三、实验步骤 1.根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电 压表的量程，按如图所示的电路图连接好实 物图（注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡 并联部分电阻为零)。 2.闭合开关S,调节滑动变阻器，使电流表、电 压表有明显的示数，记录一组电压U和电 流I。 3.用同样的方法测量并记录几组U和I,填入 下表。 4084 的深度h,某次实验时电压表示数为U、电流 表示数为I,电流表内阻为RA,则饮用水的 电阻率p= (用题中字母表示)。 (6)若代入数据计算得到饮用水的电阻率大 于10002·cm,则学校的饮用水 (选填“合格”或“不合格”)。 -U特性曲线 次数 1 2 4 5 6 8 电压U/N 电流I/A 4.断开开关，整理好器材。 四、数据处理 1.在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角 坐标系。 2.在坐标纸中描出各组数据所对应的点。（坐 标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图 线充分占据整个坐标纸为宜) 3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到 小灯泡的伏安特性曲线。 五、误差分析 1.系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并 非无穷大，对电路的影响会带来误差。 2.测量误差：测量时读数带来误差。 3.作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差。 六、注意事项 1.因I-U图线是曲线，本实验要测出多组包 括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器 应采用分压式接法。 2.由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外 接法。 3.闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使 小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时 小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了 防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而 烧坏灯丝。 4.I-U图线在U=1.0V左右将发生明显弯 曲，故在U=1.0V左右绘点要密，以防出现 较大误差。 实验探究 ·提升 要点一实验器材选取和电路图设计 1.某同学计划探究一款由新材料制成的电阻， 他进行了如下步骤： (1)先用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的 操作步骤测此圆柱体的电阻，发现指针偏转 角度很小，则应将选择开关旋转到 挡（选填“×1”或“×100”）并进行电阻调零， 再次进行测量时，表盘示数如图所示，则该电 阻的阻值约为 2. w】 (2)描绘该电阻的伏安特性曲线，现有的器材 及规格如下： A.待测圆柱体电阻R; B.电流表A1(量程0~4mA,内阻约502)： C.电流表A2(量程0~30mA,内阻约 302): D.电压表V(量程0~3V,内阻约10k2): ©第二章电路及其应用 5.当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加， 到额定值记录I后马上断开开关 6.画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使 所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成 折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较 远的点应舍去。 答案见P3301 E.电压表V2(量程0~15V,内阻约25k2): F.直流电源E(电动势4V,内阻不计)； G.滑动变阻器R1阻值范围0~152，允许 通过的最大电流2.0A): H.滑动变阻器R2阻值范围0~2kΩ，允许 通过的最大电流0.5A); 1开关S;导线若干。 根据实验要求，滑动变阻器应选 (填器材前的字母序号)，电流表应选 ,电压表应选 ,请根据所选器 材在方框中画出实验电路图 要点二实验数据处理及误差分析 2.某实验小组要描绘一个标有“3.4V1W” 的小灯泡的伏安特性曲线，实验室供选择的 器材如下： A.电压表V(量程5V,内阻约为5k) B.直流电源E(电动势4V,内阻不计) C.电流表A(量程300mA,内阻约为22) D.电流表A2(量程600mA,内阻约为12) E.滑动变阻器R,(阻值0~10Ω) F.滑动变阻器R2(阻值0~2002) G.开关S、导线若干 85 物理必修第三册教科版 (1)为了使调节方便，测量的准确度较高，应 选用电流表为 (选填“C”或 “D”):滑动变阻器应选用 (选 填“E”或“F”);根据选用的器材连接了部分 电路，如图甲所示，请用笔画线代替导线将电 路连接完整。 0.4 0.3 02 0.1 2 4U/V (2)闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端，闭合开 关后，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电 流表的示数U、I。作出的I-U图像如图乙 所示，由图像可知，小灯泡灯丝电阻随温度的 升高而 (填“增大”“减小”或“不 变”)；当小灯泡两端所加电压为2V时，其灯 丝电阻值约为 n. (3)由于电表内阻的影响，实验测得的I-U 关系图线要比实际的I-U关系图线位置偏 (选填“高”或“低”)。 (4)小灯泡的电功率P和电阻R随电压而变 化的图像可能分别是图中的 +4086 要点三创新实验设计 3.发光二极管具有单向导电性，正反向电阻相 差较大。某实验小组要对一只二极管正向接 入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究。 (1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先 用多用电表的欧姆挡“×1k”挡两次实验情 况如图甲所示，由此可知 (选填“A” 或“B”)端为二极管的正极。 红表笔 红表笔 602 100 0.61 1.01.52.02.53.0 正向电压/V 入 (2)同学们想用伏安法测定该发光二极管的 正向伏安特性曲线，设计了如图乙所示的电路 图，图乙中还漏接了一条电线，应将 (填M、N、C、D)两点用电线接好。 (3)实验过程中，电流表有一次的读数如图丙 所示，其读数为 Ao (4)图丁为多次测量得到的该发光二极管正 向伏安特性曲线。已知该发光二极管的最佳 工作电压为2.3V,现用电动势为3V内阻 为22的电源供电，需要串联一个电阻R才 能使二极管工作在最佳状态，试估算电阻R的 值约为 Ω（结果保留两位有效数字）。 随堂演练·达标 1.某物理兴趣小组成员在家里找到了一个小型 电风扇的电动机，铭牌上标有额定电压为 5.0V,额定功率为3.0W。该兴趣小组想通 过实验探究这个小电风扇电动机的伏安特性 曲线，然后该小组在实验室找到了除导线和 开关外，还有以下器材可供选择： A.电源E(电动势为6.0V) B.电压表V1(量程为0~15V,内阻约为15k2) C.电压表V2(量程为0~3V,内阻为3kn》 D.电流表A1(量程为00.6A,内阻不计) E.电流表A(量程为0~3A,内阻约为0.052)： F.滑动变阻器R1(最大阻值1k2,额定电流 100mA) G.滑动变阻器R2(最大阻值202，额定电流 1A) H.定值电阻R3=3k2 I.定值电阻R,=6k2 (1)为了便于调节，减小实验误差，实验中所 用电压表应选用 ,滑动变阻器应 选用 ,定值电阻应选用 (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 画在图甲中的虚线框内（电动机的电路符号 如图甲所示)。 (3)操作过程中发现，电动机通电后当电压表 示数小于等于0.25V时电动机不转动，测量 数据如下表，表格中所缺数据是图乙指针位 置的读数，所缺数据应该是 电压表 0.100.200.250.50 1.00 2002.50 示数(V) 电流表 0 0.080,160.200.350.470.540,570.60 示数(A) (4)在图丙的坐标纸内画出电动机的伏安特 性曲线。 0第二章 电路及其应用 答案见P3311 M Oum中u3 2.为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下 实验器材： 待测小灯泡L(额定电压2.5V,额定电流 0.5A) 电压表V(量程3V,内阻约3k2) 电压表V2(量程15V,内阻约15k2) 电流表A(量程3A,内阻约0.22) 滑动变阻器R(阻值0~102) 直流电源E(电动势4V,内阻不计)开关S 及导线若干 (1)为减小实验误差，实验中电压表应选择 (选填“V”或“V2”); (2)请将图甲方框中的实验电路图补充完整， 闭合开关S前滑动变阻器触头的位置应置于 (选填“a端”或“b端”) tI/A 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.40.81.21.62.02.42.8 87 物理必修第三册教科版 上，所描绘的该小灯泡的伏安特性曲线。由 图可知，小灯泡的电阻随电压增大而 (选填“增大”或“减小”)。 利 (3)图乙为某同学在所有操作均正确的基础 6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 学业目标 ·定位 课标要求 核心素养 1知道非静电力做功，理解电动势的概念。 2.了解闭合电路欧姆定律的推导过程，体验能量转化和守恒1.电动势、内阻、路端电压、闭合电路欧姆定律。 定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化。 (物理观念) 3.理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律。 2.通过公式和图像法分析路端电压与负载的关 4.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能 系。（科学思维） 进行相关的电路分析和计算。 必备知识 梳理 答案见P3321 国知识梳理 力所做的功。 一、电池电源电动势和内阻 5.内阻：电源内部的电阻。 1.电源：所有能够提供 二、闭合电路欧姆定律 的装置称为 电源。 1.内容：在外电路只接有 元件的情况 导线、开 下，通过闭合电路的 大小跟电源的 2.闭合电路：由 关等组成的电路。闭合电路包含两部分，电 电动势成正比，跟 成反比。 2.表达式：1= 源的正、负极以外的部分称为 电路，电 3.适用条件：外电路为 源内部称为 电路。 4.路端电压与电流的关系：U=E一Ir, 3.路端电压： 电路两端的电压。 时的路端电压等于电源的电动势。 4.电动势 (1)定义：非静电力在电源内部将正电荷从电 ©科学思维 源负极移到正极 与 一、思考判断 的比称为电源的电动势。 1.电路中某电阻的阻值最大，该电阻的功率不 (2)公式：E= 一定最大。() (3)单位： ,简称： ,符号： 2.电动势就是电源两极间的电压。() (4)物理意义：表征电源内 力做功 3.闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。() 本领的物理量。数值上等于电源把 4.在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率 经电源内部从负极移到正极的过程中 越大。() 4s88