3.1 导体的伏安特性曲线 同步练-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

导体的伏安特性曲线 一、单选题 1．关于电流，下列说法中正确的是（     ） A．因为电流有方向，所以电流是矢量 B．电流的微观表达式中，n是指单位体积内的自由电荷数 C．由可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D．某手机的说明书标明电池容量为，其中为能量单位 2．如图所示，某电解池内有一价正负离子的电解液，在外部电源E作用下，经时间t到达负极板的正离子数为，到达正极板的负离子数为，设元电荷电荷量为e，则溶液内电流的大小为（     ） A． B． C． D． 3．某些肿瘤可以用“重离子疗法”进行治疗。来自粒子源的α粒子（初速度为0），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱状的粒子流。已知粒子流横截面积为S，单位体积内α粒子数目为n，α粒子质量为4m，电荷量为2e，那么这束α粒子流的等效电流I为（     ） A． B． C． D． 4．国产高端芯片制造中的电子束曝光光刻设备，依靠高精度加速电场对阴极发射电子进行提速，形成高密度、定向稳定电子束，实现纳米级芯片图案刻蚀。工作时阴极逸出电子初速度近似为零，电子经过电压为U的加速电场加速后，形成截面积为S、单位体积电子数为N的均匀电子束。已知电子质量为m、电荷量大小为e，不考虑电子间相互作用。则离开加速电场后，电子束形成的电流为（     ） A． B． C． D． 5．某电解池内，如果在1s内共有个一价正离子和个二价负离子通过面积为0.2m2的某横截面，，那么通过这个横截面的电流是（     ） A．2.4A B．4.0A C．2.0A D．1.6A 6．如图所示，带正电的小球A固定于水平绝缘天花板上，质量为m的带负电小球B恰能以小球A正下方的O点为圆心，在水平面内做匀速圆周运动。已知小球A、B（均可视为点电荷）带电荷量大小相等且两者之间的距离为L，两小球连线与竖直方向的夹角为37°，重力加速度大小为g，静电力常量为k，sin37°=0.6，cos37°=0.8。小球B做圆周运动形成的等效电流大小为（     ） A． B． C． D． 7．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是（     ） A．电流大小为，电流方向为顺时针 B．电流大小为，电流方向为顺时针 C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针 8．我国研制出超稳定钙钛矿发光二极管，亮度可达116万尼特以上，使用寿命超过18万小时。实验人员测量了该二极管的伏安特性曲线如图所示，则（     ） A．加1.5 V正向电压时，二极管的电阻为100 Ω B．加1 V正向电压时，二极管的电阻为50 Ω C．加正向电压时，二极管的阻值随着电压的增大而减小 D．若二极管两端的电压增加为原来的两倍，则流过二极管的电流也增加为原来的两倍 9．如图为一小灯泡的图像，P为图像上坐标为的一点。虚线PQ为图像上切点为P点的切线，切线与纵轴交点为。与P点对应的小灯泡电阻大小为（　　） A． B． C． D． 10．关于下列四幅图片，下列说法正确的是 （     ） A．图甲表示电容器放电过程中电流随时间的变化，图线与坐标轴围成的面积表示电容器的电容 B．图乙中，处的电势最高，电场强度为零 C．图丙可以表示充电过程中电容与电荷量之间的关系 D．图丁中A、B的电阻阻值都不变，且RA< RB 11．小明探究某电学元件，作出的图像如图所示，在图线上取一点，其坐标为，其中过点的切线与横轴正向的夹角，则（     ） A．对应点，该元件的电阻阻值为 B．对应点，该元件的电阻阻值为 C．随着所加电压的增大，该元件的电阻变大 D．随着所加电压的增大，该元件的电阻不变 二、多选题 12．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此电子的定向移动速率为v，在时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（　　） A． B． C． D． 13．图中的实线分别是电阻、的伏安特性曲线，虚线是（）的切线，、相互平行，下列说法正确的是（     ） A．时，的电阻为 B．时，、的电阻相等 C．的电阻随电压的升高而减小 D．时，、的电阻相等 三、实验题 14．某同学研究小灯泡的伏安特性，使用的器材有：小灯泡L（额定电压2.5V  额定电流0.32A）；电压表（量程3V，内阻）；电流表（量程0.5A，内阻）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。 (1)设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在图乙中用笔画线代替导线完成电路连接________。 (2)合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的______（选填“A”或“B”）点。 (3)当滑片移动到某点时，电压表的示数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为______V。 (4)通过实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图丁所示。若把灯泡和电动势为、内阻为的电源组成闭合电路，则小灯泡的实际功率约为______（结果保留两位有效数字）。 15．某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材。 A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A） B．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω） C．电压表（量程5V，内阻约5kΩ） D．电压表（量程15V，内阻约 15kΩ） E．滑动变阻器（最大阻值 5Ω） F．滑动变阻器（最大阻值 100Ω） G．直流电源（电动势15V，内阻可忽略） H．开关一个，导线若干 实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流。 (1)实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_______（填写仪器前面的字母序号）； (2)有四位同学设计了四种电路图（如下图），其中设计的合理的电路图是______。 A． B． C． D． 16．用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出图像叫作导体的伏安特性曲线，伏安特性曲线常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。某学习小组欲描绘小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的额定电流为，额定电压为。实验提供的器材有： ①滑动变阻器（） ②电源（，内阻约） ③电流表（、内阻约） ④电流表（、内阻约） ⑤电压表（、内阻约） ⑥电压表（，内阻约） ⑦开关，导线若干 (1)要求灯泡上的电压从零开始调节，如图的两个电路图，符合要求的是________（选填“甲”或“乙”）图。 (2)实验中电流表应选________（选填“”或“”）、电压表应选________（选填“”或“”） (3)上表为某一实验小组记录的部分实验数据，其中有一次不符合规范，是第________次（选填序号）。 (4)如果考虑电表内阻的影响，用电压表的读数U与电流表的读数I的比值来表示灯泡的电阻的测量值，则该测量值________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。理由是_________________________ 17．某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是_________、________、__________。 已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ。电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），若以下电路图中（A）电路为本次实验应当采用的最佳电路，则测量的Rx阻值结果比真实值_________。（填偏大、相等或偏小） 四、解答题 18．粒子加速收集器的简化图如图所示，在真空环境中，大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A板小孔处由静止经A、B板间加速电场加速后，从B板小孔处飞出，在B、C间形成粒子流的等效电流为I，粒子撞击到收集板C后被收集。已知A、B板间电压为U，板间距离为d，且板间电场可视为匀强电场，不计粒子所受的重力。求： (1)粒子从B板飞出时的速度大小v； (2)粒子从A板小孔处运动至B板小孔处所用的时间t； (3)收集板C在时间内收集的粒子个数n。 试卷第4页（共4页） 试卷第3页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《导体的伏安特性曲线》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D C A B D C C B B 题号 11 12 13 答案 A AC AD 1．B 【详解】A．电流虽有方向，但电流的运算遵循代数加减，不满足平行四边形法则，因此电流是标量，故A错误； B．电流的微观表达式为，其中表示单位体积内的自由电荷数，符合题意，故B正确； C．电流强度定义式为，电流大小由单位时间内通过导体横截面的电荷量决定。通过横截面的电荷量增大时，若通过这些电荷所用的时间也增大且比例更大，电流可能反而减小，故C错误； D．由电荷量定义可知，电流与时间相乘的单位是电荷量单位，所以是电荷量单位，能量常用单位为或，故D错误。 故选B。 2．D 【详解】在相等的时间内到达正极版的负离子和到达负极版的正离子的电量是相等的，因电解液中正负离子均是一价的，故 时间t内通过电解液横截面的电荷量为 因此溶液内的电流大小为 。 故选D。 3．C 【详解】α粒子加速过程，由动能定理得 其中α粒子电荷量，质量，解得 电流的微观表达式为 将、代入，解得 故选C。 4．A 【详解】电子初速度近似为0，加速过程中电场力做功等于动能增量，由动能定理得 解得 电流微观表达式为 解得，故选A。 5．B 【详解】正离子带正电，负离子带负电但运动方向相反，二者形成的电流方向相同，所以通过横截面的电荷量取两种离子电荷量绝对值之和。根据电流定义，正离子通过的电荷量为 负离子通过的电荷量绝对值为 所以内通过横截面的总电荷量为 代入和，得 故选B。 6．D 【详解】设两小球带电荷量的大小均为，静电力大小为。两球均可视为点电荷，按库仑定律，两球间静电力大小为 小球只受重力和指向小球的静电吸引力，竖直方向受力平衡，静电力的水平分量提供向心力。下图中实线箭头表示实际受力，虚线箭头和分别表示静电力的水平、竖直分量。 小球的竖直加速度为零，由牛顿第二定律得 与库仑力表达式联立，解得 设圆周运动的半径为、周期为，由题图中两球连线与竖直方向的夹角可得 在水平方向，静电力的水平分量指向圆心，根据牛顿第二定律，并结合匀速圆周运动的向心加速度公式，静电力的水平分量满足 联立上述两个方向的受力方程，并代入半径表达式，整理得 小球每运动一周，通过轨道某一固定位置的电荷量大小为，所用时间为。由电流定义得，代入电荷量和周期的表达式得 故选D。 7．C 【详解】电子做圆周运动的周期，由，得 电流方向与电子运动方向相反，故为逆时针，故选C。 8．C 【详解】A．根据欧姆定律，二极管在某一状态的电阻满足 结合伏安特性曲线逐一分析：加正向电压时，由图可知对应电流 代入得，故A错误； B．加正向电压时，对应电流 解得，故B错误； C．正向电压从升高到时，电阻从减小为，曲线上任意点与原点连线的斜率可以表示电阻的倒数，即 随着电压增大，连线斜率逐渐变大，说明阻值随电压增大而减小，故C正确； D．该二极管是非线性元件，图线为曲线，电流与电压不成正比，电压加倍时，电流的增大幅度远大于电压的增大幅度，电流不会变为原来的两倍，故D错误。 故选C。 9．B 【详解】与点对应的小灯泡电阻，就是小灯泡在、这一工作状态下的电阻。 由欧姆定律 故选B。 10．B 【详解】A．图线与坐标轴围成的面积的物理意义是电流对时间的积分，代表放电过程中电容器释放的总电荷量，故A错误； B．图像的切线斜率的物理意义为 反映电场强度的大小和方向。是图线的峰值点，是全图电势的最大值点，且该点切线水平、斜率为0，对应电场强度为零，故B正确； C．电容是电容器本身的固有属性，由极板正对面积、极板间距、电介质决定，与电容器的带电荷量Q无关，图线应为平行于Q轴的水平直线，而非过原点的倾斜直线，故C错误； D．图像中，定值电阻的阻值满足，是图线上点与原点连线斜率的倒数。图中B的图线斜率更大，对应阻值更小，因此，故D错误。 故选B。 11．A 【详解】CD．图像上某点与原点连线的斜率倒数等于电阻，可知随着所加电压的增大，该材料的电阻减小，故CD错误。 AB．对应M点，该材料的电阻值为，不能用计算此时的电阻，故A正确，B错误； 故选A。 12．AC 【详解】电流的微观表达式为 电流的定义式为 在时间内，通过导线横截面的自由电子数为 故选AC。 13．AD 【详解】伏安特性曲线中，某点对应的电阻遵循欧姆定律，即 故阻值大小是该点与坐标原点连线的斜率的倒数，而非切线斜率的倒数。 A．时，对应的电流为，因此的电阻，故A正确； B．是过原点的直线，为定值电阻，阻值大小满足 故时，、的电阻不相等，故B错误； C．对，随电压升高，取点与坐标原点连线，可知其斜率的倒数逐渐增大，因此的电阻随电压的升高而增大，故C错误； D．时，对应的电流为，阻值大小满足，故D正确。 故选AD。 14．(1) (2)B (3)2.40 (4)0.22/0.21/0.23 【详解】（1）用笔画线代替导线完成电路连接，如图所示 （2）合上开关前，滑片应放在点，测量电路两端电压为零，然后从零开始由小到大改变电压，确保电路安全。 （3）电表最小刻度为0.1，读到0.1下一位，示数为。 （4）小灯泡和电源的伏安特性曲线的交点对应的电压，电流，所以此时灯泡的实际功率 15．(1) D E (2)A 【详解】（1）[1]由于待测小灯泡的额定电压为 则电压表应选用D； [2]小灯泡正常工作时的电阻为 为了调节方便，滑动变阻器应选择阻值较小的E。 （2）要求小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，则滑动变阻器采用分压接法；由于 可知电流表应采用外接法，故设计的合理的电路图是A。 16．(1)乙 (2) (3)3 (4) 小于 根据欧姆定律，由于电压表的分流，电流表的测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻的测量值小于真实值。 【详解】（1）要求灯泡电压从零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法。如图的两个电路图，符合要求的是乙图。 （2）[1]小灯泡的额定电流为，测量时应使指针偏转超过量程的三分之一，以减小相对误差，因此选量程的 [2]小灯泡的额定电压为，量程过大，测量以内电压时指针偏转太小，误差较大，因此选择量程的 （3）第3次有效数字不符合规范。 （4）[1]电路采用电流表外接法，电压表读数等于灯泡两端的真实电压，电流表读数等于流过电压表的电流与流过灯泡的真实电流之和，即 电阻测量值，真实值 因为，所以 [2]由上述，测量值偏小的原因是，由于电压表的分流，电流表的测量值偏大。 17． 0.998mm/0.999mm/0.997mm 偏小 【详解】[1]由图甲可知，金属丝的直径为。 [2]由图乙可知，电流表最小刻度为，则读数为。 [3]由图丙可知，电压表最小刻度为，则读数为。 [4]电路图中（A）电路采用电流表外接法，由于电压表分流原因，电流的测量值偏大，则测量的阻值结果比真实值偏小。 18．(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在A、B板间运动有 解得 （2）粒子在A、B板间做初速度为0的匀加速直线运动，则有 解得 （3）由电流的定义式有 解得 答案第4页（共4页） 答案第3页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 $