实验九 描绘小灯泡的伏安特性曲线（讲义）2027届高考物理一轮复习实验系列

走向高考实验一轮复习系列 实验九 测定电源的电动势和内阻 核心要点1．必备知识挖掘 核心要点2．基本题型梳理 核心要点3．创新实验赏识 核心要点4．生活化实验赏析 核心要点5．走进高考体验 核心要点6．素养自我提升 核心要点1 必备知识挖掘 注意事项 1．游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。 2．螺旋测微器的读数：方法：固定刻度数mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm。 3．先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。 4．电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 5．电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 6．误差分析 核心要点2 基本题型梳理 题型1.“三尺”“三表”的读数与电路的设 例题1.课外兴趣小组要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下: (1)用游标卡尺测量其长度,示数如图甲所示,由图可知其长度L=　　　　cm。  (2)用螺旋测微器测量其直径,示数如图乙所示,由图可知其直径D=　　　　mm。  (3)实验小组决定使用伏安法测量圆柱体的电阻,已知其电阻约为100 Ω,实验所用直流电源的电动势约为4 V、内阻可忽略,电流表A的量程为0~30 mA、内阻约为30 Ω,电压表V的量程为0~3 V、内阻约为10 kΩ,滑动变阻器R1阻值的变化范围为0~15 Ω,允许通过的最大电流为2.0 A,为减小测量误差,实验中实验电路应采用下列图中的　　　　(R代表圆柱体的电阻)。  【答案】　(1)5.015　(2)4.700(4.699~4.701均可)　(3)A 【解析】　(1)由题图甲可知,游标卡尺是20分度的,游标卡尺的精度是0.05 mm。游标卡尺的示数为：50 mm+3×0.05 mm=50.15 mm=5.015 cm。 (2)由题图乙可知,螺旋测微器的示数为4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm。 (3)因为R<,所以电流表应采用外接法;待测电阻阻值远大于滑动变阻器的最大阻值,为测量多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,因此应选择图A所示电路图。 对点练习1．(2015·浙江理综，22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 (1) 根据图1在虚线框内画出实验电路图； （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：①　　　　、②　　　　、③　　　　、④　　　　。两组数据得到的电阻分别为　　　　和　　　　。 【答案】（1）见解析　（2）①0.10 A　②0.24 A　③2.00 V　④0.27 V（0.27±0.01均可）；8.3 Ω（8.3±0.1均可）　2.7 Ω（2.7±0.1均可） 【解析】（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示。 （2）电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A，②表示数为0.24 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以③表示数为2.00 V，④表示数为0.27 V，根据欧姆定律R1＝＝＝8.3 Ω，R2＝＝ Ω＝2.7 Ω。 考点二、实验器材的选取与实物的连接 例题2.某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω): 为精确测量其电阻,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下,为了测多组实验数据。 (1)则电压表应选　　　　;电流表应选　　　;滑动变阻器应选　　　　(填写器材前对应的序号字母)。  A.电压表V1(量程3 V,内阻约为15 kΩ) B.电压表V2(量程15 V,内阻约为75 kΩ) C.电流表A1(量程0.6 A,内阻约为1 Ω) D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.2 Ω) E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,0.6 A) F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A) G.1.5 V的干电池两节,内阻不计 H.开关S,导线若干 (2)请设计合理的实验电路,将电路图完整地画在图虚线框中,并把实物图连接完整。 【答案】(1)A　C　E　(2)如解析图所示 【解析】(1)电源电动势为3 V,则电压表应选A;电路可能出现的最大电流为 A=0.5 A,则电流表应选C;待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则滑动变阻器应接成分压电路,并选择阻值较小的E。 (2)因RV≫Rx,所以电流表应采用外接法;合理的实验电路如图甲,实物图连接如图乙。 对点练习1．某同学想通过测绘小灯泡完整的伏安特性曲线来研究小灯泡的特性。所用器材如下：待测小灯泡一只（额定电压为，额定电流为）；电压表一个（量程，内阻为）；电流表一个（量程，内阻约为）；定值电阻（阻值为）；定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（阻值）；电源（电压为）；开关一个，导线若干。 (1)为测量小灯泡两端的电压，需要将电压表与定值电阻 （填“”或“”） （填“串”或“并”）联。 (2)根据实验目的和提供的器材，将图甲的电路图补充完整。 (3)实验描绘出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】(1) 串 (2)见解析 (3)增大 【详解】（1）小灯泡的额定电压为，则电压表需要与定值电阻串联，串联后电压表量程为。 （2）待测灯泡电阻 由于 因此选择电流表外接法，电路图如图所示 （3）在图像中，图线上的点与坐标原点连线的斜率为电阻的倒数，由题图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝的电阻增大。 对点练习2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“，”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： 直流电源（电动势，内阻不计） 电流表A1（量程，内阻约） 电流表A2（量程，内阻约） 电压表V1（量程，内阻约） 电压表V2（量程，内阻约） 滑动变阻器（阻值，定电流2A） 滑动变阻器（阻值，额定电流） 开关、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 。（用对应的字母表示） （2）请在下图方框内完成电路图 ，并在图中将相应的实验电路图连接好 。 （3）下图是由实验测得的某电路元件的伏安特性曲线数据，由图线可知该原件的电阻随着电压的增大而 （选填“变大”、“变小”或“不变”），在电压为时，电阻值为 。 【答案（1） V1 A2 R1 （2）见解析 变大 【解析】（1）因为灯泡的额定电压为3V，则电压表选择V1；灯泡的额定电流为 则电流表选择A2；在实验中需要调节电压范围更大，则滑动变阻器要用分压接法，故滑动变阻器选择R1。 （2）[4]描绘灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器用分压式接法，灯泡电阻约为 且 所以电流表用外接法。电路图如图所示 [5]根据电路图连接实物图，如图所示 （3）[6]题中图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示灯泡的电阻，随着温度升高，图线上的点与原点连线的斜率减小，灯泡阻值变大； [7]根据欧姆定律可知，在电压为时，电阻值为： 题型3实验数据处理与分析 例题3.　[2015·福建理综，19(2)]某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图1甲所示，现已完成部分导线的连接。 (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； (2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A； (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)． 【答案】(1)连线见解析图所示　(2)0.44　(3)4　2.25 【解析】(1)实物接线图如下图所示； (2)由图知电流表量程为0.6 A，所以读数为0.44 A； (3)电源内阻为1 Ω，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即小电珠的总功率最大，此时外电路电压等于内电压等于1.5 V，由图丙知当小电珠电压等于1.5 V时电流约为0.38 A，此时电阻约为R＝＝3.95 Ω≈4 Ω，并联后的总电阻为1 Ω，所以需要4个小电珠并联，小电珠消耗的总功率约为P＝＝ W＝2.25 W。 对点练习1．物理课外兴趣小组为了测定水果电池的电动势和内阻，设计并进行以下的实验。实验室提供的器材如下： A．待测水果电池（电动势约1.20V，内阻约1000Ω） B．滑动变阻器（阻值）； C．滑动变阻器（阻值）； D．电压表V（量程2V，内阻约）； E.电流表A（量程1.0mA，内阻为）； F.开关一个，导线若干。 (1)为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，请根据实验器材完成实物连线________； (2)滑动变阻器应选________（填“B”或“C”）； (3)根据实验时记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图乙所示，根据图线求出这个水果电池电动势为________V，内阻为________；（结果均保留三位有效数字） (4)某电学元件的伏安特性曲线如图丙所示，将其与该水果电池连接，则此时电学元件两端的电压为________V。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)见解析图 (2)B (3) 1.16 950 (4)0.60 【解析】（1）电流表内阻已知，连线如图； （2）滑动变阻器，阻值太小，接入电路后改变其阻值，电压表和电流表示数变化不明显，需要选大阻值滑动变阻器。 故选B。 （3）[1][2]由 乙图中的纵截距为电动势，读出其值约为1.16V； 斜率的绝对值为电源内阻和电流表内阻之和， 所以电源内阻为 （4）连接电路后电学元件两端的电压和流过的电流应满足，将电动势和内阻代入，并在丙中作图，得到两图线的交点，即为所求的电压和电流值，读出电压值为0.60V。 题型4．数据处理与误差分析 例题4．(2026·宜兴调研)某学习小组欲描绘小灯泡(3 V，1.5 W)的U-I图线，可选用的实验器材如下： A．电池组：电动势约为4.5 V，内阻可不计； B．双量程的电压表： V1：量程3 V，内阻约为3 kΩ； V2：量程15 V，内阻约为15 kΩ； C．双量程的电流表： A1：量程0.6 A，内阻约为1 Ω； A2：量程3 A，内阻约为0.1 Ω； D．滑动变阻器R：阻值范围0～10 Ω，允许通过的最大电流为2 A； E．开关S，导线若干。 在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题： (1)根据以上器材，用笔画线代替导线将实物图1连接成完整电路。 (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到________(选填“A”或“B”)端。 (3)调节滑动变阻器得到电压、电流数据如表所示，请在图2所示的坐标纸上画出小灯泡的U-I图线。 组数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.28 0.58 0.92 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.45 0.49 (4)根据U-I图线可得小灯泡在常温下的电阻约为______Ω(结果保留两位有效数字)。 【答案】(1)见解析图甲　(2)A　(3)见解析图乙 (4)2.0(1.8～2.2均可) 【解析】 (1)本实验应采用滑动变阻器分压接法以获得多组数据，同时由于小灯泡内阻较小，应采用电流表外接法以减小误差，故连线如图甲所示。 (2)由图甲可知测量电路与滑动变阻器的左侧并联，为了让小灯泡两端的电压值从零开始调节，开始时滑片应移到A端。 (3)根据描点法可得出对应的U-I图线如图乙所示。 (4)在U-I图线过原点时小灯泡最接近常温，在图乙中作出U-I图线过原点的切线，如图丙所示。小灯泡在常温下的电阻即U-I图线过原点的切线的斜率，故R＝ Ω＝2.0 Ω。 对点练习1．　(2016·浙江理综，22)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线，图7是实物的部分连线图，待测电阻为图8中的R1，其阻值约为5 Ω。 (1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填a或b)、导线②连接________(填c或d)。 (2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________Ω。 U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 (3)已知图8中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选________(填选项)。 A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d 【解析】(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线①连接a，导线②连接d； (2)建立坐标系描点连线如答案图所示，则R2＝＝ Ω＝4.4 Ω； (3)根据电阻定律可得，R＝ρ＝，故R2＝R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应①连接a，②连接d，选项B正确。 【答案】　(1)a　d　(2)如图所示　4.4～4.7　(3)B 核心要点3 创新实验赏析 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。 1．以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。 2．实验对象的变迁 3．数据处理方式的改进 采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。 例题5．[2015·广东理综，34(2)]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。 图2 (1)使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆挡测量，示数如图2(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图2中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。 (2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。 图3 (3)图3(a)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。 (4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图3(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图3(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。 【答案】(1)10　b　(2)增大　(3)Y　(4)3.2　0.50 【解析】　(1)欧姆表的读数R＝示数×倍率，得R＝10 Ω；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。 (2)滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。 (3)根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且RX＝10 Ω。 (4)由闭合电路欧姆定律： S1、S2均闭合，有U1＝RX S1闭合，S2断开，有U2＝RX 解以上两式得：r＝0.50 Ω，E≈3.2 V 例题6．(2021·全国甲卷)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2．5 V，额定电流0．3 A) 电压表(量程300 mV，内阻300 Ω) 电流表(量程300 mA，内阻0．27 Ω) 定值电阻R0 滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值9 999．9 Ω) 电源E(电动势6 V，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 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U ­I曲线，R0应选取阻值为________ Ω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10 mA时，小灯泡的电阻为________ Ω(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3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为________ Ω。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 140．0 160．0 180．0 200．0 220．0 240．0 260．0 280．0 300．0 (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160 mA，可得此时小灯泡电功率P1＝________ W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡的电功率为P2，则＝________(保留至整数)。 [答案]　(1)10　(2)a　(3)0．7　(4)2 700　(5)增大 (6)0．074　10 [解析]　(1)因为小灯泡额定电压2．5 V，电动势6 V，则移动滑动变阻器的滑片时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压U＝6 V－2．5 V＝3．5 V，则有R0＝ Ω≈11．7 Ω，则描绘小灯泡在0～300 mA的伏安特性曲线，R0应选取阻值为10 Ω的定值电阻； (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)由题图(b)可知当流过电流表的电流为10 mA时，电压为7 mV，则小灯泡的电阻为R＝ Ω＝0．7 Ω； (4)由题意知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V，有＝，解得R2＝2 700 Ω； (5)由题图(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)根据表格可知当电流为160 mA时，电压表的示数为46．0 mV，根据(4)的分析可知此时小灯泡两端电压为0．46 V，则此时小灯泡电功率P1＝0．46×0．16 W≈0．074 W，同理可知当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡两端电压为2．5 V，此时小灯泡电功率P2＝2．5×0．3 W＝0．75 W，故有＝≈10。 对点练习1．　(2019·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，图中和为理想电压表；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50．0 μA时得到的某硅二极管U­t关系曲线。回答下列问题： 图(a) 图(b) (1)实验中，为保证流过二极管的电流为50．0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为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________(选填“变大”或“变小”)，电压表示数______(选填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为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＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。 [答案]　(1)5．00　变小　增大　B　(2)2．8 [解析]　(1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50．0×10－6×100 V＝5．00×10－3 V＝5．00 mV。由U­t图像知，控温炉内温度升高，U2变小，又I＝50．0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小。由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。 (2)由U­t图像的斜率可知，＝ V/℃＝2．8×10－3 V/℃。 　　 对点练习2．(2020·江苏高考)某同学描绘一种电子元件的I-U关系图像，采用的实验电路图如图1所示，○V 为电压表，○mA 为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关。 (1)请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整。 (2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表： 电压U/V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750 电流I/mA 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50 请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I-U图线。 (3)根据作出的I-U图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件。 (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________。 A．电压和电流的测量误差增大 B．可能因电流过大烧坏待测元件 C．滑动变阻器允许的调节范围变小 D．待测元件两端电压的可调节范围变小 【答案】(1)见解析图甲　(2)见解析图乙　(3)非线性 (4)BC 【解析】(1)根据电路原理图，按着电流的方向进行实物电路图的连线，如图甲所示。 (2)由表格中的数据按着标度描出对应的各点，然后用平滑的曲线连接，使尽可能多的点位于曲线上，如图乙所示。 (3)根据作出的I-U图线可知，该元件为非线性元件。 (4)根据电路的原理图可知，若用导线代替电路中的定值电阻R0，待测元件两端电压的可调节范围变大，在调节滑动变阻器滑片时所允许的调节范围会变小，此时若调节滑动变阻器滑片，稍有不慎就会使通过待测元件的电流过大，烧坏待测元件或电流表，B、C正确，D错误；电压测量值与待测元件两端电压一致，即测量误差不变，A错误。 对点练习3．(2021·山东等级考)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)； 电源E(电动势1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)； 电阻箱R(阻值范围0～9 999.99 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值2 000 Ω)； 微安表(量程100 μA，内阻等于2 500 Ω)； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： ①按图示连接电路； ②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。 回答下列问题： (1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。 (2)请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。 (3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为______Ω(结果保留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。 (4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。 【答案】(1)R1　(2)见解析图　(3)3 500　大于 (4)减小 【解析】(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前后保持不变，由于该支路与滑动变阻器前半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前后该并联部分电阻变化越小，从而电路两端的电压变化越小，故滑动变阻器应选R1。 (2)电路连接图如图所示。 (3)微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即RT＋RμA＝6 000 Ω，可得RT＝3 500 Ω，当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。 (4)由于是ln RT-图像，当温度T升高时，减小，从题图中可以看出ln RT减小，从而RT减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。 核心要点4 生活化实验赏析 例题7．电磁阀是汽车防抱死制动系统（ABS）中的重要部件。电磁阀包括由线圈、铁芯组成的电磁铁和阀芯（衔铁），当线圈中通有电流时，电磁铁产生磁场并吸引阀芯。实验小组设计图甲的电路并用下列器材测量某款电磁阀中线圈的电阻率，并探究电磁阀的工作原理。 A．直流电源（电动势，内阻不计） B．电流表（量程，内阻） C．电压表（量程，内阻约为几千欧） D．滑动变阻器（阻值调节范围为） E．开关、单刀双掷开关、导线若干 请完成下列实验操作和计算。 (1)电路连接。 ①请根据图甲在图乙中完成正确连线。______ ②闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到________（选填“最左端”或“最右端”）。 电磁阀线圈电阻率测量。 (2)①为使测量更加准确，单刀双掷开关应拨到__________（选填“”或“”）处。 ②闭合开关，调节滑动变阻器，记录电流表示数和电压表示数。 ③测得线圈接入电路的金属丝总长度为，直径为，线圈电阻率的表达式__________（用题目所给字母表示）。 ④改变滑片的位置，记录多组数据。通过计算，得到线圈电阻率的平均值。 (3)进一步探究电磁阀的工作原理。 查阅资料可知：当阀芯靠近电磁铁磁极时，两者之间的空隙很小，空隙中的磁感应强度为。当其他条件不变时，可认为电磁铁对阀芯的吸引力与成正比。 为探究空隙中磁感应强度的大小与电磁铁线圈中电流的关系，进行如下实验： ①如图甲，将阀芯靠近电磁铁磁极，用不可伸长的轻杆将阀芯与固定模块相连，固定模块中的力传感器可测量轻杆上拉力大小。现使电磁铁通电，阀芯在和的作用下保持静止。 ②调节滑动变阻器滑片的位置，测量并记录多组电流表示数和力传感器示数。 ③用图像法处理实验数据，得到图丙所示图像 ④分析图丙可知，在误差允许的范围内，其他条件不变时，空隙中磁感应强度的大小与电磁铁线圈中电流所满足的关系是_____________。 【答案】(1) 最左端 (2)b /） (3)B的大小正比于I 【解析】（1）①根据电路图可得实物连接图如图所示 ②[2]闭合开关S1前，为使电路中电流最小，应将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，即最左端。 （2）①[1]因为电流表内阻已知，采用电流表内接法可减小测量误差，所以单刀双掷开关S2应拨到b处。 ③[2]电磁阀两端的电压 电磁阀中线圈的电阻 又， 联立可得或者 （3）因为F与B2成正比，阀芯静止时 由图像为过原点的直线，可知T与成正比，所以B2与成正比，即B与I成正比。 例题8．（2024·江西·高考）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。 （1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。 （2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接_____。 （3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。 （4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达____________（用k、d、h表示）。实验结果表明，温度____________（填“高”或“低”）的水更容易导电。 （5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为____________m。（保留两位有效数字） 【答案】（2）见解析图 （4） 高 （5） 0.46 【解析】（2）电源电动势为，故电压表量程选择；由于电流表的内阻已知，故采用电流表内接时，可以消除系统误差，故电流表采用内接法，实物图如下： （4）根据电阻定律 故可得 得 [3]电阻率越小更容易导电，根据图像可知的水的电阻率更小，故可知温度高的水更容易导电。 （5）根据前面分析可知的水的电阻率为： 故当选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，接入电压时，得： ， 解得水管的长度至少应设计为 核心要点5 走进高考体验 例题9．(2015·海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 　 【答案】1.220　6.860 【解析】游标卡尺读数为d＝12 mm＋4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm 例题10．(2021·河北高考)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(6.3 V,0.15 A)，直流电源(9 V)，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I-U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________Ω(保留三位有效数字)。 【答案】：(1)见解析图　(2)C　(3)27.0 【解析】(1)电流表负极与滑动变阻器的上接线柱连接，如图所示。 (2)开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大。电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确。 (3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P点时的电压和电流分别为U＝2 V，I＝74 mA 根据闭合电路的欧姆定律I＝可知，小灯泡的电阻为R＝＝ Ω≈27.0 Ω。 对点练习1．(2017·新课标卷)要描绘一个标有“3 V　0．6 W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有： 电池组(电动势为4．5 V，内阻约1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 开关一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)。 A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0．3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)。 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1．5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________ W。 【答案】(1)A　(2)B　(3)0．1 【解析】(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式接法，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A。 (2)由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，由(1)知，滑动变阻器采用分压式接法，选用B图。 (3)画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡两端的电压与小灯泡中的电流，U＝1．0 V，I＝0．10 A，因此小灯泡消耗的功率为P＝UI＝0．1 W。 对点练习2．（·全国甲卷·高考真题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为，电流表内阻约为。实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。 （1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图 （填“a”或“b”） （2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图 。 【答案】 a 【解析】（1）灯泡的额定电流为： 灯泡正常发光时的电阻为： 图(a)中电流表外接，则电压表读数为6V时，电压表和灯泡并联，两者阻值为 则小灯泡正常发光时，流过小灯泡的电流非常接近电流表示数，电流表的读数略大于500mA； 图(b)中电流表内接，则电压表读数为6V时，电流表读数小于500mA。电流表读数为500mA时，对应的电压表读数为 故根据图(c)的数据可得，该同学选择的电路图是图(a)。 [2]若选用另一个电路图即图（b）实验，会有 U = U灯＋IRA 根据图(c)曲线可得，电流分别为200mA、300mA、500mA时，U灯为1.0V、2.0V、6.0V，可知对应的电压应为1.3V、2.45V、6.75V，描点连线有 对点练习3．(2020·江苏高考)某同学描绘一种电子元件的I­U关系图像，采用的实验电路图如题图1所示，为电压表，为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关。 (1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整。 (2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表： 电压U/V 0．000 0．250 0．500 0．650 0．700 0．725 0．750 电流I/mA 0．00 0．10 0．25 0．60 1．70 4．30 7．50 请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I­U图线。 (3)根据作出的I­U图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件。 (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________。 A．电压和电流的测量误差增大 B．可能因电流过大烧坏待测元件 C．滑动变阻器允许的调节范围变小 D．待测元件两端电压的可调节范围变小 【答案】(1)见解析图　(2)见解析图　(3)非线性　(4)BC 【解析】(1)根据电路原理图，按着电流的方向进行实物电路图的连线，如图甲所示。 (2)由表格中的数据在题图上按着标度描出对应的各点，然后用平滑的曲线连接，使尽可能多的点位于曲线上，如图乙所示。 (3)根据作出的I­U图线可知，待测元件为非线性元件。 (4)根据电路的原理图可知，若用导线代替电路中的定值电阻R0，在调节滑动变阻器滑片时所允许的调节范围会变小，此时若调节滑动变阻器滑片，稍有不慎就会使通过待测元件的电流过大，烧坏待测元件或电流表，B、C正确；电压测量值与待测元件两端电压一致，即测量值误差不变，A错误；去掉R0，导线不分电压，待测元件两端电压可调节范围变大，D错误。 核心要点6 素养自我提升 1．空间站和卫星长期处于复杂恶劣的辐射环境中，高能粒子辐照会导致太阳能电池性能退化。某研究小组依据“特种电源前沿交叉技术”的研究成果，利用实验室提供的模拟电子束辐照源，对一片GaAs（砷化镓）太阳能电池进行了辐照实验，并利用实验数据做出该电池在辐照前后的伏安特性曲线，以评估其损伤程度。实验小组按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R的滑片调至最左端。闭合电键S，用一定强度的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数U、I，并描绘图线如图乙曲线a，增大为另一辐射强度，重复实验并描绘出图线如图乙中曲线b所示。电流表和电压表均可视为理想电表。 (1)由曲线可知，辐射强度增大以后，电池的电动势________（填“变大”或“变小”）； (2)辐射强度增大前，电压表读数为0.8 V时，电流表的读数是________mA；要让辐射强度增大以后电压表的读数也为0.8 V，需将滑动变阻器接入电路的阻值改变________；（结果均保留三位有效数字） (3)填充因子是评价太阳能电池性能优劣的关键参数。其定义为：电池的最大输出功率与电动势、短路电流乘积的比值，表达式为：。根据图乙曲线b，辐射强度增大以后该电池的填充因子________。（结果保留三位有效数字） 1．【答案】(1)变小 (2) 25.9~26.1 38.5~39.1 (3)79.2~80.0 【解析】（1）太阳能电池的电动势等于图像与轴的交点电压（即开路电压）。从图中曲线、可以看出，辐射强度增大后，曲线与轴的交点向左移动，说明电动势变小。 （2）[1]当电压表读数为时，从曲线读取电流； [2]当电压表读数为时，从曲线读取电流。根据欧姆定律，可得滑动变阻器接入的阻值，辐射强度增大前 辐射强度增大后 将滑动变阻器接入电路的阻值改变。 （3）从曲线读取：电源电动势，短路电流。最大输出功率对应图像中矩形部分面积最大值，约为。 代入填充因子公式。 2．某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光照强度报警器，以便在光照过强时提醒花农。该报警器需要一种光敏电阻，已知光照越强，该光敏电阻的阻值越小。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、电压表（量程为0~20 V）、电流表（量程为0~20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值为50 Ω，允许通过的最大电流为1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（阻值为0~50 kΩ）、二极管LED、光敏电阻RG、开关和若干导线等。 (1)判断二极管的极性时，使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于图乙所示的表盘的a位置，对调红、黑表笔后指针位于图乙所示的表盘的b位置，由此判断二极管的正极为________（填“M端”或“N端”）。 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性： ①采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的示数能从0开始，请用笔画代替导线，完善丙图中的实物电路图_______________。 ②图丁为三种不同光照强度下得到的光敏电阻的伏安特性曲线，图中直线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”“Ⅲ”）对应的光照最强；若在直线Ⅲ光照条件下，将此光敏电阻，与电动势为2.5 V、内阻为500 Ω的电源串联，则光敏电阻消耗的电功率为________mW（结果保留2位有效数字）。 2．【答案】(1)N端 (2) 见解析图 Ⅲ 3.0 【解析】（1）使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为，而由题图乙可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则N端为二极管的正极。 （2）①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，、的另一端应接A接线柱，另一端应接C（或D）接线柱。 ②根据欧姆定律可知，I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图可知，则曲线Ⅲ的斜率最大，电阻最小，由于光照增强时，光敏电阻的阻值减小，故Ⅲ对应的光照最强。 将电源的I-U图像也画在同一幅图中，交点即为光敏电阻的工作点，此时电压为1.00V，电流为3mA， 3．物理课外兴趣小组为了测定水果电池的电动势和内阻，设计并进行以下的实验。实验室提供的器材如下： A．待测水果电池（电动势约1.20V，内阻约1000Ω） B．滑动变阻器（阻值）； C．滑动变阻器（阻值）； D．电压表V（量程2V，内阻约）； E.电流表A（量程1.0mA，内阻为）； F.开关一个，导线若干。 (1)为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，请根据实验器材完成实物连线； (2)滑动变阻器应选________（填“B”或“C”）； (3)根据实验时记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图乙所示，根据图线求出这个水果电池电动势为________V，内阻为________；（结果均保留三位有效数字） (4)某电学元件的伏安特性曲线如图丙所示，将其与该水果电池连接，则此时电学元件两端的电压为________V。（结果保留两位有效数字） 【答案】3．(1)见解析图 (2)B (3) 1.16 950 (4)0.60 【解析】（1）电流表内阻已知，连线如图； （2）滑动变阻器，阻值太小，接入电路后改变其阻值，电压表和电流表示数变化不明显，需要选大阻值滑动变阻器。 故选B。 （3）由 乙图中的纵截距为电动势，读出其值约为1.16V； 斜率的绝对值为电源内阻和电流表内阻之和， 所以电源内阻为 （4）连接电路后电学元件两端的电压和流过的电流应满足，将电动势和内阻代入，并在丙中作图，得到两图线的交点，即为所求的电压和电流值，读出电压值为0.60V。 4．在描绘热敏电阻（TC）伏安特性曲线的实验中，某小组采用如图甲所示的器材和电路连接，其中电源的电动势，内阻，是阻值为的定值电阻，电压表、内阻未知。 (1)为了使热敏电阻两端的电压可从零开始调节，请在图甲中添加一根导线改进该实验。 (2)电路改进完成后，若要使电压表的读数增大，则滑动变阻器的滑片应该向___________（填“左”或“右”）端滑动。 (3)若两电压表、的读数分别为、，则热敏电阻的阻值___________（用实验中测得数据的字母表示），该测量值与真实值相比___________（填正确答案标号）。 A．偏大    B．偏小    C．相等    D．不确定 (4)若实验测得热敏电阻的伏安特性曲线如图乙所示，则热敏电阻的阻值随所加电压增大而___________（填“增大”“减小”或“不变”），将该热敏电阻、定值电阻和电源构成简单闭合回路，则此时热敏电阻的实际电功率为___________（结果保留两位有效数字）。 4．【答案】(1)见解析图 (2)左 (3) D (4) 减小 0.28/0.27 【解析】（1）为了使热敏电阻两端的电压可从零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法，如图所示 （2）电路改进完成后，若要使电压表的读数增大，由实物图可知，滑动变阻器的滑片应该向左端滑动。 （3）若两电压表、的读数分别为、，由于与串联，则有 可得热敏电阻的阻值为 由于电压表、的内阻大小关系未知，则中电流的真实值与测量值的大小关系无法判断，则不能确定的测量值与真实值的大小关系。 故选D。 （4）根据欧姆定律可知图像中点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由测得热敏电阻的伏安特性曲线可知，热敏电阻的阻值随所加电压增大而减小； [2]将该热敏电阻、定值电阻和电源构成简单闭合回路，设两端电压为，电流为，根据闭合电路欧姆定律可得 可得 在热敏电阻的伏安特性曲线中画出对应的图线，如图所示 由图中交点可知，，则热敏电阻的实际电功率为 5．在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中， (1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极选用挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用挡_______（选填“”或“”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________（选填“正极”或“负极”）。 (2)图（A）是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，应连接________接线柱（选填“”“”“”或“”），应连接________接线柱（选填“”、“”、“”或“”）。某次选用多用电表量程为挡测量，指针如图（B）所示，则电流_______ (3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图（C）所示，说明发光时电压在_______范围。 5．【答案】(1) 负极(2) a d 45.0(3)1.9-2.5 【解析】（1）[1][2]指针未偏转，说明可能电阻过大，应换用挡继续实验；根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极。 （2）[1][2]实现电压可从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，P应连接a；因为电源为两节干电池结合图C可知电压表选取量程，故Q接d； [3] [3]多用电表量程为50 mA，分度值为1mA，需要估读到0.1mA，故电表的读数为 （3）根据图像可知正常发光时即有电流通过时电压在1.9V-2.5V范围。 6．近年来以比亚迪为代表的新能源汽车得到了空前发展，然而使用新能源的车主发现新旧电池不能混用，更换电池时须整体更换，成本高昂。某学习小组为了弄清新旧电池不能混用的原因，利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下： 新旧5号碱性电池若干； 灵敏电流计G一个（量程0~2mA，内阻为10Ω）； 电流表A一个（量程0~0.3A，内阻为2Ω）； 滑动变阻器（阻值0~20Ω）； 电阻箱（阻值0~9999Ω）； 开关、导线若干。 （1）小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻（每次测量一节电池）。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成2V的电压表，电阻箱应调至___________Ω。 （2）改装完成后，设计了图甲所示的电路进行实验；利用实验数据作出了图乙所示的U-I图像。图乙中有可能是旧电池的是___________（选填“A”或“B”），其电动势为___________V，内阻为___________Ω（结果保留两位有效数字）。 （3）小赵同学对标有“2.5V，0.3W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则该电池组的发热功率为___________W（结果保留两位有效数字）。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率很大。 6．【答案】 990 A 1.40/1.4 26 0.14 【解析】（1）由可得 （2）U-I图像的斜率代表电源内阻，旧电池的内阻较大，由图可知A图是旧电池的图像； [3][4]由图可知电源电动势为1.4V，电池A、B的内阻分别为 （3）[5]将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则等效电动势为2.8V，等效内阻为28，做图如下 由图可知此时灯泡的电压为0.8V，电流为70mA，则电功率为 电池组发热功率为 7．二极管具有单向导电性，电路符号是“”。实验小组想通过实验描绘某种型号的二极管正向导通时的伏安特性曲线，并从这种型号二极管说明书上得到其伏安特性曲线如图甲所示。 (1)根据实验室中已有如下的实验仪器，设计了如图乙所示的电路图。 A．干电池两节(每节电动势约1．5 V)； B．待测二极管； C．电流表(量程40 mA，内阻约几欧)； D．电流表(量程5 mA，内阻RA＝20 Ω)； E．滑动变阻器(阻值范围为0～10 Ω)； F．电阻箱(最大阻值为999 Ω)； G．导线、开关若干。 则图乙中电流表A1应选择__________，电流表A2应选择__________。(填仪器前的字母) (2)若电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，电阻箱的阻值为R1，则此时二极管的电阻Rx 的表达式为Rx＝__________。 (3)将电阻箱的阻值调至__________ Ω时，电流表A1恰好半偏，此时二极管的电压为1 V。 (4)根据图甲，要准确描绘此二极管在正向导通时的伏安特性曲线，应该在电流表A2的读数在__________区间多测几组数据(选填“0～2 mA”或“2～6 mA”)。 【答案】(1)D　C　(2)　(3)380　(4)2～6 mA 【解析】(1)电流表A1要与电阻箱串联构成电压表，则A1要用已知内阻的电流表D；电流表A2应选择C。 (2)根据题图乙可知二极管的电阻Rx 的表达式为：Rx＝。 (3)当电流表A1恰好半偏时，此时二极管的电压为1 V，则电阻箱的电阻 R＝－RA＝Ω＝380 Ω。 (4)由题图甲可知此二极管在正向导通时的伏安特性中，当电流在2～6 mA区间图像弯曲的程度最大，可知要准确描绘此二极管在正向导通时的伏安特性曲线，应该在电流表A2的读数在2～6 mA区间多测几组数据。 8．（2026·湖北·模拟预测）某同学利用如图甲所示的电路研究玩具小车上的太阳能电池的伏安特性。 (1)请在图乙的实物图中用笔画线代替导线把电路连接完整 。 (2)连接电路后，闭合开关S，在光照条件和温度不变的情况下，改变电阻箱Rx的阻值，记录电压表示数U和电流表示数I，并多次重复该过程，将实验测得的数据描在U-I坐标系中，如图丙。用平滑曲线连接图丙中的数据点，作出U-I图像 。 (3)该太阳能电池的电动势为 V。若电压表示数为15V，则对应的太阳能电池内阻为 Ω（结果保留三位有效数字）。 (4)不计电表的影响，当Rx和R0的总阻值为100Ω时，由U-I图像可知，该太阳能电池的输出功率为 W（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1)见解析图 (2)见解析图 (3) 18.0 20.0 (4)2.25 【解析】（1）根据电路图将实物连接如下 （2）将对应点迹用平滑的曲线连接如下 （3）由图丙可知 当输出电压时，对应的电流 根据 解得 （4）在图像中做出电阻的图像如下图 交点读出， 故其功率 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 走向高考实验一轮复习系列 实验九 测定电源的电动势和内阻 核心要点1．必备知识挖掘 核心要点2．基本题型梳理 核心要点3．创新实验赏识 核心要点4．生活化实验赏析 核心要点5．走进高考体验 核心要点6．素养自我提升 核心要点1 必备知识挖掘 注意事项 1．游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。 2．螺旋测微器的读数：方法：固定刻度数mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm。 3．先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。 4．电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 5．电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 6．误差分析 核心要点2 基本题型梳理 题型1.“三尺”“三表”的读数与电路的设 例题1.课外兴趣小组要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下: (1)用游标卡尺测量其长度,示数如图甲所示,由图可知其长度L=　　　　cm。  (2)用螺旋测微器测量其直径,示数如图乙所示,由图可知其直径D=　　　　mm。  (3)实验小组决定使用伏安法测量圆柱体的电阻,已知其电阻约为100 Ω,实验所用直流电源的电动势约为4 V、内阻可忽略,电流表A的量程为0~30 mA、内阻约为30 Ω,电压表V的量程为0~3 V、内阻约为10 kΩ,滑动变阻器R1阻值的变化范围为0~15 Ω,允许通过的最大电流为2.0 A,为减小测量误差,实验中实验电路应采用下列图中的　　　　(R代表圆柱体的电阻)。  对点练习1．(2015·浙江理综，22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 (1) 根据图1在虚线框内画出实验电路图； （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：①　　　　、②　　　　、③　　　　、④　　　　。两组数据得到的电阻分别为　　　　和　　　　。 考点二、实验器材的选取与实物的连接 例题2.某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω): 为精确测量其电阻,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下,为了测多组实验数据。 (1)则电压表应选　　　　;电流表应选　　　;滑动变阻器应选　　　　(填写器材前对应的序号字母)。  A.电压表V1(量程3 V,内阻约为15 kΩ) B.电压表V2(量程15 V,内阻约为75 kΩ) C.电流表A1(量程0.6 A,内阻约为1 Ω) D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.2 Ω) E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,0.6 A) F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A) G.1.5 V的干电池两节,内阻不计 H.开关S,导线若干 (2)请设计合理的实验电路,将电路图完整地画在图虚线框中,并把实物图连接完整。 对点练习1．某同学想通过测绘小灯泡完整的伏安特性曲线来研究小灯泡的特性。所用器材如下：待测小灯泡一只（额定电压为，额定电流为）；电压表一个（量程，内阻为）；电流表一个（量程，内阻约为）；定值电阻（阻值为）；定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（阻值）；电源（电压为）；开关一个，导线若干。 (1)为测量小灯泡两端的电压，需要将电压表与定值电阻 （填“”或“”） （填“串”或“并”）联。 (2)根据实验目的和提供的器材，将图甲的电路图补充完整。 (3)实验描绘出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”）。 对点练习2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“，”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： 直流电源（电动势，内阻不计） 电流表A1（量程，内阻约） 电流表A2（量程，内阻约） 电压表V1（量程，内阻约） 电压表V2（量程，内阻约） 滑动变阻器（阻值，定电流2A） 滑动变阻器（阻值，额定电流） 开关、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 。（用对应的字母表示） （2）请在下图方框内完成电路图 ，并在图中将相应的实验电路图连接好 。 （3）下图是由实验测得的某电路元件的伏安特性曲线数据，由图线可知该原件的电阻随着电压的增大而 （选填“变大”、“变小”或“不变”），在电压为时，电阻值为 。 题型3实验数据处理与分析 例题3.　[2015·福建理综，19(2)]某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图1甲所示，现已完成部分导线的连接。 (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； (2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A； (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)． 对点练习1．物理课外兴趣小组为了测定水果电池的电动势和内阻，设计并进行以下的实验。实验室提供的器材如下： A．待测水果电池（电动势约1.20V，内阻约1000Ω） B．滑动变阻器（阻值）； C．滑动变阻器（阻值）； D．电压表V（量程2V，内阻约）； E.电流表A（量程1.0mA，内阻为）； F.开关一个，导线若干。 (1)为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，请根据实验器材完成实物连线________； (2)滑动变阻器应选________（填“B”或“C”）； (3)根据实验时记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图乙所示，根据图线求出这个水果电池电动势为________V，内阻为________；（结果均保留三位有效数字） (4)某电学元件的伏安特性曲线如图丙所示，将其与该水果电池连接，则此时电学元件两端的电压为________V。（结果保留两位有效数字） 题型4．数据处理与误差分析 例题4．(2026·宜兴调研)某学习小组欲描绘小灯泡(3 V，1.5 W)的U-I图线，可选用的实验器材如下： A．电池组：电动势约为4.5 V，内阻可不计； B．双量程的电压表： V1：量程3 V，内阻约为3 kΩ； V2：量程15 V，内阻约为15 kΩ； C．双量程的电流表： A1：量程0.6 A，内阻约为1 Ω； A2：量程3 A，内阻约为0.1 Ω； D．滑动变阻器R：阻值范围0～10 Ω，允许通过的最大电流为2 A； E．开关S，导线若干。 在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题： (1)根据以上器材，用笔画线代替导线将实物图1连接成完整电路。 (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到________(选填“A”或“B”)端。 (3)调节滑动变阻器得到电压、电流数据如表所示，请在图2所示的坐标纸上画出小灯泡的U-I图线。 组数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.28 0.58 0.92 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.45 0.49 (4)根据U-I图线可得小灯泡在常温下的电阻约为______Ω(结果保留两位有效数字)。 对点练习1．　(2016·浙江理综，22)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线，图7是实物的部分连线图，待测电阻为图8中的R1，其阻值约为5 Ω。 (1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填a或b)、导线②连接________(填c或d)。 (2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________Ω。 U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 (3)已知图8中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选________(填选项)。 A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d 核心要点3 创新实验赏析 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。 1．以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。 2．实验对象的变迁 3．数据处理方式的改进 采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。 例题5．[2015·广东理综，34(2)]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。 图2 (1)使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆挡测量，示数如图2(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图2中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。 (2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。 图3 (3)图3(a)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。 (4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图3(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图3(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。 例题6．(2021·全国甲卷)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2．5 V，额定电流0．3 A) 电压表(量程300 mV，内阻300 Ω) 电流表(量程300 mA，内阻0．27 Ω) 定值电阻R0 滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值9 999．9 Ω) 电源E(电动势6 V，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 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U ­I曲线，R0应选取阻值为________ Ω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10 mA时，小灯泡的电阻为________ Ω(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3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为________ Ω。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 140．0 160．0 180．0 200．0 220．0 240．0 260．0 280．0 300．0 (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160 mA，可得此时小灯泡电功率P1＝________ W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡的电功率为P2，则＝________(保留至整数)。 对点练习1．　(2019·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，图中和为理想电压表；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50．0 μA时得到的某硅二极管U­t关系曲线。回答下列问题： 图(a) 图(b) (1)实验中，为保证流过二极管的电流为50．0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为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________(选填“变大”或“变小”)，电压表示数______(选填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为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＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。 　　 对点练习2．(2020·江苏高考)某同学描绘一种电子元件的I-U关系图像，采用的实验电路图如图1所示，○V 为电压表，○mA 为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关。 (1)请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整。 (2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表： 电压U/V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750 电流I/mA 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50 请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I-U图线。 (3)根据作出的I-U图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件。 (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________。 A．电压和电流的测量误差增大 B．可能因电流过大烧坏待测元件 C．滑动变阻器允许的调节范围变小 D．待测元件两端电压的可调节范围变小 对点练习3．(2021·山东等级考)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)； 电源E(电动势1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)； 电阻箱R(阻值范围0～9 999.99 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值2 000 Ω)； 微安表(量程100 μA，内阻等于2 500 Ω)； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： ①按图示连接电路； ②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。 回答下列问题： (1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。 (2)请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。 (3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为______Ω(结果保留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。 (4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。 核心要点4 生活化实验赏析 例题7．电磁阀是汽车防抱死制动系统（ABS）中的重要部件。电磁阀包括由线圈、铁芯组成的电磁铁和阀芯（衔铁），当线圈中通有电流时，电磁铁产生磁场并吸引阀芯。实验小组设计图甲的电路并用下列器材测量某款电磁阀中线圈的电阻率，并探究电磁阀的工作原理。 A．直流电源（电动势，内阻不计） B．电流表（量程，内阻） C．电压表（量程，内阻约为几千欧） D．滑动变阻器（阻值调节范围为） E．开关、单刀双掷开关、导线若干 请完成下列实验操作和计算。 (1)电路连接。 ①请根据图甲在图乙中完成正确连线。______ ②闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到________（选填“最左端”或“最右端”）。 电磁阀线圈电阻率测量。 (2)①为使测量更加准确，单刀双掷开关应拨到__________（选填“”或“”）处。 ②闭合开关，调节滑动变阻器，记录电流表示数和电压表示数。 ③测得线圈接入电路的金属丝总长度为，直径为，线圈电阻率的表达式__________（用题目所给字母表示）。 ④改变滑片的位置，记录多组数据。通过计算，得到线圈电阻率的平均值。 (3)进一步探究电磁阀的工作原理。 查阅资料可知：当阀芯靠近电磁铁磁极时，两者之间的空隙很小，空隙中的磁感应强度为。当其他条件不变时，可认为电磁铁对阀芯的吸引力与成正比。 为探究空隙中磁感应强度的大小与电磁铁线圈中电流的关系，进行如下实验： ①如图甲，将阀芯靠近电磁铁磁极，用不可伸长的轻杆将阀芯与固定模块相连，固定模块中的力传感器可测量轻杆上拉力大小。现使电磁铁通电，阀芯在和的作用下保持静止。 ②调节滑动变阻器滑片的位置，测量并记录多组电流表示数和力传感器示数。 ③用图像法处理实验数据，得到图丙所示图像 ④分析图丙可知，在误差允许的范围内，其他条件不变时，空隙中磁感应强度的大小与电磁铁线圈中电流所满足的关系是_____________。 例题8．（2024·江西·高考）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。 （1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。 （2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接_____。 （3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。 （4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达____________（用k、d、h表示）。实验结果表明，温度____________（填“高”或“低”）的水更容易导电。 （5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为____________m。（保留两位有效数字） 核心要点5 走进高考体验 例题9．(2015·海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 　 例题10．(2021·河北高考)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(6.3 V,0.15 A)，直流电源(9 V)，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I-U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________Ω(保留三位有效数字)。 对点练习1．(2017·新课标卷)要描绘一个标有“3 V　0．6 W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作。已选用的器材有： 电池组(电动势为4．5 V，内阻约1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 开关一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)。 A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0．3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)。 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1．5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________ W。 对点练习2．（·全国甲卷·高考真题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为，电流表内阻约为。实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。 （1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图 （填“a”或“b”） （2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图 。 对点练习3．(2020·江苏高考)某同学描绘一种电子元件的I­U关系图像，采用的实验电路图如题图1所示，为电压表，为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关。 (1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整。 (2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表： 电压U/V 0．000 0．250 0．500 0．650 0．700 0．725 0．750 电流I/mA 0．00 0．10 0．25 0．60 1．70 4．30 7．50 请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I­U图线。 (3)根据作出的I­U图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件。 (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________。 A．电压和电流的测量误差增大 B．可能因电流过大烧坏待测元件 C．滑动变阻器允许的调节范围变小 D．待测元件两端电压的可调节范围变小 核心要点6 素养自我提升 1．空间站和卫星长期处于复杂恶劣的辐射环境中，高能粒子辐照会导致太阳能电池性能退化。某研究小组依据“特种电源前沿交叉技术”的研究成果，利用实验室提供的模拟电子束辐照源，对一片GaAs（砷化镓）太阳能电池进行了辐照实验，并利用实验数据做出该电池在辐照前后的伏安特性曲线，以评估其损伤程度。实验小组按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R的滑片调至最左端。闭合电键S，用一定强度的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数U、I，并描绘图线如图乙曲线a，增大为另一辐射强度，重复实验并描绘出图线如图乙中曲线b所示。电流表和电压表均可视为理想电表。 (1)由曲线可知，辐射强度增大以后，电池的电动势________（填“变大”或“变小”）； (2)辐射强度增大前，电压表读数为0.8 V时，电流表的读数是________mA；要让辐射强度增大以后电压表的读数也为0.8 V，需将滑动变阻器接入电路的阻值改变________；（结果均保留三位有效数字） (3)填充因子是评价太阳能电池性能优劣的关键参数。其定义为：电池的最大输出功率与电动势、短路电流乘积的比值，表达式为：。根据图乙曲线b，辐射强度增大以后该电池的填充因子________。（结果保留三位有效数字） 2．某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光照强度报警器，以便在光照过强时提醒花农。该报警器需要一种光敏电阻，已知光照越强，该光敏电阻的阻值越小。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、电压表（量程为0~20 V）、电流表（量程为0~20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值为50 Ω，允许通过的最大电流为1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（阻值为0~50 kΩ）、二极管LED、光敏电阻RG、开关和若干导线等。 (1)判断二极管的极性时，使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于图乙所示的表盘的a位置，对调红、黑表笔后指针位于图乙所示的表盘的b位置，由此判断二极管的正极为________（填“M端”或“N端”）。 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性： ①采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的示数能从0开始，请用笔画代替导线，完善丙图中的实物电路图_______________。 ②图丁为三种不同光照强度下得到的光敏电阻的伏安特性曲线，图中直线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”“Ⅲ”）对应的光照最强；若在直线Ⅲ光照条件下，将此光敏电阻，与电动势为2.5 V、内阻为500 Ω的电源串联，则光敏电阻消耗的电功率为________mW（结果保留2位有效数字）。 3．物理课外兴趣小组为了测定水果电池的电动势和内阻，设计并进行以下的实验。实验室提供的器材如下： A．待测水果电池（电动势约1.20V，内阻约1000Ω） B．滑动变阻器（阻值）； C．滑动变阻器（阻值）； D．电压表V（量程2V，内阻约）； E.电流表A（量程1.0mA，内阻为）； F.开关一个，导线若干。 (1)为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，请根据实验器材完成实物连线； (2)滑动变阻器应选________（填“B”或“C”）； (3)根据实验时记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图乙所示，根据图线求出这个水果电池电动势为________V，内阻为________；（结果均保留三位有效数字） (4)某电学元件的伏安特性曲线如图丙所示，将其与该水果电池连接，则此时电学元件两端的电压为________V。（结果保留两位有效数字） 4．在描绘热敏电阻（TC）伏安特性曲线的实验中，某小组采用如图甲所示的器材和电路连接，其中电源的电动势，内阻，是阻值为的定值电阻，电压表、内阻未知。 (1)为了使热敏电阻两端的电压可从零开始调节，请在图甲中添加一根导线改进该实验。 (2)电路改进完成后，若要使电压表的读数增大，则滑动变阻器的滑片应该向___________（填“左”或“右”）端滑动。 (3)若两电压表、的读数分别为、，则热敏电阻的阻值___________（用实验中测得数据的字母表示），该测量值与真实值相比___________（填正确答案标号）。 A．偏大    B．偏小    C．相等    D．不确定 (4)若实验测得热敏电阻的伏安特性曲线如图乙所示，则热敏电阻的阻值随所加电压增大而___________（填“增大”“减小”或“不变”），将该热敏电阻、定值电阻和电源构成简单闭合回路，则此时热敏电阻的实际电功率为___________（结果保留两位有效数字）。 5．在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中， (1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极选用挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用挡_______（选填“”或“”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________（选填“正极”或“负极”）。 (2)图（A）是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，应连接________接线柱（选填“”“”“”或“”），应连接________接线柱（选填“”、“”、“”或“”）。某次选用多用电表量程为挡测量，指针如图（B）所示，则电流_______ (3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图（C）所示，说明发光时电压在_______范围。 6．近年来以比亚迪为代表的新能源汽车得到了空前发展，然而使用新能源的车主发现新旧电池不能混用，更换电池时须整体更换，成本高昂。某学习小组为了弄清新旧电池不能混用的原因，利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下： 新旧5号碱性电池若干； 灵敏电流计G一个（量程0~2mA，内阻为10Ω）； 电流表A一个（量程0~0.3A，内阻为2Ω）； 滑动变阻器（阻值0~20Ω）； 电阻箱（阻值0~9999Ω）； 开关、导线若干。 （1）小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻（每次测量一节电池）。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成2V的电压表，电阻箱应调至___________Ω。 （2）改装完成后，设计了图甲所示的电路进行实验；利用实验数据作出了图乙所示的U-I图像。图乙中有可能是旧电池的是___________（选填“A”或“B”），其电动势为___________V，内阻为___________Ω（结果保留两位有效数字）。 （3）小赵同学对标有“2.5V，0.3W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则该电池组的发热功率为___________W（结果保留两位有效数字）。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率很大。 7．二极管具有单向导电性，电路符号是“”。实验小组想通过实验描绘某种型号的二极管正向导通时的伏安特性曲线，并从这种型号二极管说明书上得到其伏安特性曲线如图甲所示。 (1)根据实验室中已有如下的实验仪器，设计了如图乙所示的电路图。 A．干电池两节(每节电动势约1．5 V)； B．待测二极管； C．电流表(量程40 mA，内阻约几欧)； D．电流表(量程5 mA，内阻RA＝20 Ω)； E．滑动变阻器(阻值范围为0～10 Ω)； F．电阻箱(最大阻值为999 Ω)； G．导线、开关若干。 则图乙中电流表A1应选择__________，电流表A2应选择__________。(填仪器前的字母) (2)若电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，电阻箱的阻值为R1，则此时二极管的电阻Rx 的表达式为Rx＝__________。 (3)将电阻箱的阻值调至__________ Ω时，电流表A1恰好半偏，此时二极管的电压为1 V。 (4)根据图甲，要准确描绘此二极管在正向导通时的伏安特性曲线，应该在电流表A2的读数在__________区间多测几组数据(选填“0～2 mA”或“2～6 mA”)。 8．（2026·湖北·模拟预测）某同学利用如图甲所示的电路研究玩具小车上的太阳能电池的伏安特性。 (1)请在图乙的实物图中用笔画线代替导线把电路连接完整 。 (2)连接电路后，闭合开关S，在光照条件和温度不变的情况下，改变电阻箱Rx的阻值，记录电压表示数U和电流表示数I，并多次重复该过程，将实验测得的数据描在U-I坐标系中，如图丙。用平滑曲线连接图丙中的数据点，作出U-I图像 。 (3)该太阳能电池的电动势为 V。若电压表示数为15V，则对应的太阳能电池内阻为 Ω（结果保留三位有效数字）。 (4)不计电表的影响，当Rx和R0的总阻值为100Ω时，由U-I图像可知，该太阳能电池的输出功率为 W（结果保留三位有效数字）。 2 学科网（北京）股份有限公司 $