高考物理考点42 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

高考物理考点42 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

1 考点 42 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 1．实验器材： 小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。 2．实验数据处理： （1）在坐标纸上以 U（自变量）为横轴，I（因变量）为纵轴，建立直角坐标系。 （2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点。 （3）将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到伏安特性曲线。 3．实验注意事项： （1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。 （2）要作出 I–U 图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑 动变阻器应采用分压式接法。 （3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。 （4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的 以上。 4．误差分析： （1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。 （2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。 （3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡标有“2.5 V，0.75 W”，其他可供选择的器材有： A．电压表 V1（量程 3 V，内阻约 3 kΩ） B．电压表 V2（量程 15 V，内阻约 15 kΩ） C．电流表 A1（量程 3 A，内阻约 0.2 Ω） D．电流表 A2（量程 0.6 A，内阻约 1 Ω） E．滑动变阻器 R1（0~1 kΩ，0.5 A） F．滑动变阻器 R2（0~10 Ω，2 A） G．电源 E（6 V） H．开关 S 及导线若干 （1）实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。（请填写 1 3 2 器材前面的字母代码） （2）画出实验电路原理图。 【参考答案】（1）A D F （2）如图 【详细解析】（1）根据小灯泡规格“2.5 V，0.75 W”可知，电压表应选 A，电流表应选 D；由于实验 要求电压从零调节，滑动变阻器应采用分压式接法，选择总电阻小的 F。 （2）由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。 【名师点睛】描绘伏安特性曲线问题的关键是实验电路图的设计： （1）电流表和滑动变阻器的连接，一般采用分压外接电路。 （2）要使电流表和电压表的量程与测量范围相当，如果相差较大，就要考虑改装电表扩大量程。 1．（2018·广东省百校联考高三上学期 11 月月考）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，所用小灯泡 标有“3 V 0.3 A”字样，并提供以下器材： A．电压表 V（0~5 V，内阻约 3 kΩ） B．电流表 A1（0~3 A，内阻约 0.2 Ω） C．电流表 A2（0~500 mA，内阻约 1 Ω） D．滑动变阻器 R1（0~10 Ω） E．滑动变阻器 R2（0~2 kΩ） F．直流电源 E（电动势 4.5 V，内阻不计） G．开关 S 及导线若干 （1）为了提高测量的准确度和调节方便，实验中应选用的电流表是___________（选填“B”或“C”），应 选用的滑动变阻器是__________（选填“D”或“E”）。 （2）在虚线框内画出实验电路图。 3 （3）正确设计并连接好实验电路后，闭合开关 S 缓慢移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零 开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组示数描绘出的 U–I 图象如图 所示，可知随着小灯泡中的电流增大，小灯泡的电阻__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1）C D （2）如图所示 （3）增大 【解析】（1）小灯泡的额定电压为 3 V，小灯泡的额定电流为 0.3 A，从安全和精确度方面考虑，所以 电流表量程选500 mA 的 A2，故选 C。总电阻为 2 000 Ω 的滑动变阻器连入电路，电流非常小，测量误 差较大，所以选用总电阻为 10 Ω 的滑动变阻器 R1，故选 D； （2）小灯泡在正常工作时的电阻 ，远小于电压表内阻，属于小电阻，“小外偏小”，电流 表采用外接法。电压和电流需从零开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示： （3）通过灯泡的电流随灯泡两端电压增大而增大，小灯泡的电阻随温度的升高逐渐增大，所以 U–I 图 象中的斜率也要逐渐增大，即小灯泡的电阻增大。 【点睛】解决本题的关键掌握器材选取的原则，掌握滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，以及 电流表内外接的区别。 2．（2018·山东省济南第一中学高二下学期期末）现要测定一个额定电压 2.5V 、额定功率约 0.7 W 的小灯 泡的伏安特性曲线。 （1）为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在图甲中连好实物电路图。 （2）合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的_____（填“左端”或“右端”）。 4 （3）根据实验数据，描绘出的 U﹣I 图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为 1.80 V 时，小灯丝 电阻为_____Ω，小灯泡的功率为_____ W（结果保留两位有效数字）。 （4）某小组在正常实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表、电压表的读数都调不到零，于是 他们向老师求助，老师说该电路中有一根导线断了，请问图中哪根导线断了？_____（填“ab”或者“cd ”）。 【答案】（1）如图所示 （2）左 （3）7.2 0.45 （4）ab 【解析】（1）题目中要求从零开始调节，故应采用滑动变阻器的分压接法；同时因灯泡内阻较小，故 电流表采用外接法；实物图如图所示 （2）由图可知，要使测量部分电流由零开始调节，则滑片应接在最左侧； （3）由图可知，当电压为 1.80 V 时，电流为 0.25 A，电阻 ；此状态 P=UI=0.45 W； 5 （4）无法使电流从零开始调节说明没有正确接成分压接法；但电路有电流，则说明只能是 ab 出现断路。 【点睛】本题考查描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，要求掌握分压接法的原理；能正确接线并能分析故 障。 如图甲所示是某同学探究热敏电阻阻值随温度变化的规律时设计的电路图。 （1）根据电路图，在图乙的实物上连线。 （2）通过实验，他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图所示，由图可知，热敏电阻的阻值随温度的 升高而________。 （3）他将这个热敏电阻接入如图所示的电路中，已知电源电压为 9 V，R1=30 Ω，内阻不计的电流表 读数为 500 mA，则 R2 的阻值为________。 【参考答案】（1）如图所示 （2）减小 （3）25 Ω 【详细解析】（1）根据实验原理图连接实物图，电压表使 0~15 V 量程；电流表使用 0~0.6 A 量程， 采用外接法；滑动变阻器采用分压式接法。 6 （2）由伏安特性曲线可知，随温度升高，即电流增大，I–U 图线的斜率增大，即电阻减小。 （3）通过 R1 的电流 ，则通过热敏电阻的电流 ，由 I–U 图象可知，此时 热敏电阻两端的电压为 4 V，则 。 【名师点睛】电阻元件一般分为导体（金属、合金、石墨等）和半导体（热敏电阻、二极管等）两类， 在 I–U 图中，导体的伏安特性曲线向上凸（电阻随温度升高而增大），半导体的伏安特性曲线向下凸（电 阻随温度升高而减小）。 1．（2018·浙江省嘉兴市第一中学高二上学期期中考试）要测绘一个标有“3 V 0.8 W”元件的伏安特性曲 线，备用的器材有： 电池组（电动势为 4.5 V，内阻约 1 Ω）； 电流表（量程为 0~300 mA，内阻约 5 Ω）； 电压表（量程为 0~3 V，内阻约 3 kΩ）； 滑动变阻器（最大阻值 5 Ω，额定电流 1 A）[来源:Zxxk.Com] 电键一个、导线若干 （1）将实物连线补充完整； （2）通过伏安特性曲线可以知道，随着电压的提高此元件的电阻_____；（选填“不变”、“增大”或“减 小”） （3）把此元件直接串联接在电动势为 3 V 内阻为 10 Ω 的电源两端，此时该元件消耗的电功率为______ W。（保留两位有效数字） 【答案】（1）如图所示 （2）增大 （3）0.20~0.22 1 9 V 0.3 A30 I   2 0.2 AI  2 9 V 4 V 25 0.2 AR    7 【解析】（1）电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，电压表内阻远大于灯泡电阻， 电流表应采用外接法，电路图如图所示： （2）由题图所示图象可知，随电压增大通过灯泡的电流增大，电压与电流表的比值增大，灯泡电阻增 大。 （3）在灯泡 I–U 图象坐标系内作出电源的 I–U 图象如图所示： 由图示可知，灯泡两端电压 U=1.10 V，电流 I=0.19 A，灯泡实际功率 P=UI=1.10×0.19 W=0.21 W。 2．（2018·山东省山东师大附中高三最后一次模拟考试）二极管是一种半导体元件，它的符号为“ ”，其 特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大。 （1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线。因二极管外壳所印的标识模糊，为判 断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻。其步骤是：将选择开 关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比 较小。然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针 偏角比较大，由此判断___________（选填 “左”、“右”）端为二极管的正极。 （2）厂家提供的伏安特性曲线如图，为了验证厂家提供的数据，该小组对加正向电压时的伏安特性曲 线进行了描绘，可选用的器材有： 8 A．直流电源 E：电动势 3 V，内阻忽略不计 B．滑动变阻器 R：0~20 Ω C．电压表 V1：量程 5 V、内阻约 50 kΩ D．电压表 V2：量程 3 V、内阻约 20 kΩ E．电流表 A1：量程 0.6 A、内阻约 0.5 Ω F．电流表 A2：量程 50 mA、内阻约 5 Ω G．待测二极管 D H．单刀单掷开关 S，导线若干 为了提高测量结果的准确度，电压表应选用________，电流表应选用_____（填序号字母）。 （3）为了达到测量目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图。 （4）为了保护二极管，正向电流不要超过 25 mA，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：____ ________________________________________。 【答案】（1）右 （2）D F （3）如图所示 （4）可能的答案：a．在二极管支路串入一阻值合适 的限流电阻起保护作用。b．闭合开关前滑动触头停在最左端，向右移动滑动触头时应缓慢进行，同时 仔细观察电流表示数变化，以防止电流超过 25 mA（只要回答合理均可） 9 【解析】（1）欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上，当红表笔接触右端时，说明红表笔接入 电源的负极；此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向电压，故二极管右端应为正极； （2）电源电压为 3 V，故电压表应选 3 V 量程进行测量；而由坐标可知，电路中电流较小，故电流表 应选 50 mA 的即可； （3）为了得出完整的图象，应采用分压接法，同时因正向电阻较小，故可以采用外接法，原理图如图。 （4）为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑 动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过 25 mA。 【点睛】本题考查了欧姆表的原理及伏安特性曲线，综合性较强，要求学生能全面掌握实验知识；注意 欧姆表的原理及分压接法等基本原理。 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡规格为“3.8 V，0.3 A”。除开关、导线外，实验室还提 供了如下器材： 电压表 V（量程 0~5 V，内阻约 5 kΩ） 电流表 A1（量程 0~500 mA，内阻约 0.5 Ω） 电流表 A2（量程 0~100 mA，内阻约 4 Ω） 滑动变阻器 R1（0~10 Ω，允许通过最大电流为 2.0 A） 滑动变阻器 R2（0~100 Ω， 允许通过最大电流为 1.0 A） 直流电源 E（电动势约为 6 V，内阻约 0.5 Ω） （1）上述器材中，电流表应选______，滑动变阻器应选______。（填器材符号） 10 （2）请根据所选的器材，在图甲中用笔画线代替导线，完成实验电路的连接。 （3）实验得到的伏安特性曲线如图乙所示。再将被测小灯泡与—个电动势为 1.5 V，内阻为 5 Ω 的电 源连接组成闭合回路，则通过小灯泡的电流________A。 【参考答案】（1）A1 R1 （2）如图所示 （3）0.14~0.15 【详细解析】（1）灯泡的额定电流为 0.3 A，故电流表选择 A1；因实验要求电压从零开始调节，故滑 动变阻器采用分压式接法，选择总电阻小的 R1。 （2）控制电路采用分压接法，测量电路采用外接法。 （3）接在电动势为 1.5 V，内阻为 5 Ω 的电源两端时，根据闭合电路欧姆定律有 E=U+Ir，代入数据可 得 I=–0.2U+0.3，在 I–U 图象中作出该图线，如图所示，两图线的交点即为工作点，灯泡工作时的电流为 0.15 A。 【名师点睛】描绘伏安特性曲线的实验中，元件的伏安特性往往是非线性的，即电阻是变化的，在不 知道具体的电阻变化规律或 I–U 图线函数时，无法根据欧姆定律列式求解元件的工作状态参量。所以用图 象分析的方法，在伏安特性曲线坐标系中，作出电源或等效电源的 I–U 图线，该图线表示外电阻变化时干 路电流和路端电压的关系。两图线的交点就既满足元件的伏安特性，又满足在等效电源下工作的情况，故 11 该交点即元件的实际工作点。 1．（2018·贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟考试）要测绘一个标有"2.5 V，0.6 W"小灯泡的伏安特 性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加，并便于操作。已选用的器材有： A．电池组（电动势为 3 V，内阻约 1 Ω） B．电压表 V（量程 0~3 V，内阻 RV 约为 10 kΩ） C．电流表 G（量程 0~3 mA，内阻 Rg=100 Ω） D．电流表 A（量程 0~3 A，内阻约为 0.5 Ω） E．定值电阻 R3=0.5 Ω F．电键 1 个、导线若干 （1）为了比较准确测量除上述器材中的 A、B、F 外还应选用________。（填字母代号） （2）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） （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）CE （2）A （3）0.1 【解析】（1）灯泡的额定电流为： ，电流表 A（量程 0~3 A，内阻约为 0.5 Ω）的 量程太大，因此需要将电流计电流表 G（量程 0~3 mA，内阻 Rg=100 Ω）与定值电阻 R3 进行扩程，扩 程后的量程为： 可以满足需求，因此还应选用 CE。 （2）因实验中采用分压接法，故滑动变阻器应选择小电阻，故选 A。 （3）在图中作出电源的伏安特性曲线： 12 交点为灯泡的工作点，由图可知，电流为 0.1 A；电压为 1.0 V；则灯泡的功率 P=UI=1×0.1 W=0.1 W。 2．（2018·福建省师大附中高二上学期期中考试）为了描绘一个“ 、 ”的小灯泡的伏安特性曲线，提 供以下器材： 直流电源 E： ，内阻不计； 电流表 A：量程分别为 和 ，内阻约为 ； 电压表 V：量程分别为 和 ，内阻约为 ； 滑动变阻器 R：最大阻值为 ，允许通过的最大电流为 ； 开关一个；导线若干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从 调到 。 （1）根据小灯泡的规格，电流表应选择量程__________（填“ ”或“ ”），电压表应选择量 程__________（填“ ”或“ ”）。 （2）在下面方框里画出符合本实验要求的电路图，并根据电路图连接右侧的实物图。（提示：电路图 和实物图画到答题纸上） （3）某次测量时，电流表指针位置如图所示，电流表读数为__________ ，此时小灯泡的实际功率为_____ _____ 。 13 【答案】（1）0~0.6 A 0~15 V （2）电路图如图 1 所示 实物图如图 2 所示 （3）0.40 2.40 图 1 图 2 【 解 析 】 （ 1 ） 小 灯 泡 的 规 格 是 “12 V 、 6 W” ， 灯 泡 的 额 定 电 压 ， 灯 泡 的 额 定 电 流 ；所以电流表应选择量程 0~0.6 A，电压表应选择量程 0~15 V。 （2）实验时要求加在灯泡两端的电压可从 0 V 调到 12 V，则滑动变阻器采用分压式接法；灯泡正常发 光时的电阻 ，灯泡电阻远小于电压表内阻，测量电路采用电流表的外接法；电路如图： 实物连接如图： （3）电流表的分度值是 0.02 A，电流表指针位置如题图所示，电流表读数为 0.40 A；由灯泡的伏安特 14 性曲线知，灯泡此时的电压为 6.0 V，此时小灯泡的实际功率 。 1．在学校实验室中测绘一只“2.5 V，0.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，采用的电路如图所示。实验室备有下 列实验器材： A．电压表 V（量程 0~3 V，内阻约为 15 kΩ） B．电流表 A（量程 0~0.6 A，内阻约为 10 Ω） C．变阻器 R1（0~10 Ω，0.6 A） D．变阻器 R2（0~2 000 Ω，0.1 A） E．电池组 E（电动势为 3 V，内阻约为 0.3 Ω） F．开关 S，导线若干 （1）实验中应选用的滑动变阻器为_________（填写序号）。 （2）电流表示数与小灯泡中的电流相比_________﹙填“偏大”、“偏小” 或“相等”﹚。 （3）若 I–U 图象中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线_____ ___ （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）才是其真实的伏安特性曲线。 2．（2018·广东省惠州市华罗庚中学高二物理期末）某同学利用电流、电压传感器描绘小灯泡的伏安特性曲 线，采用了如图甲所示的电路。实验中得出了如下表所示的一组数据： （1）图甲中矩形框 1 中应接________，矩形框 2 中应接________，矩形框 3 中应接________。（均选 填“电流传感器”、“电压传感器”或“小灯泡”） 15 （2）在图乙中画出小灯泡的 U－I 图线。 （3）把与本题中相同的两个灯泡接到如图所示的电路中，若电源电动势 E＝4.5 V，内阻不计，定值电 阻 R＝10 Ω，此时每个灯泡的实际功率是________ W。（结果保留两位有效数字） 3．某研究性学习小组为了探究灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关实验，以下是实验中可供选择的 器材： A．待测小灯泡（额定功率 6 W，额定电流 0.5 A） B．电流表（0~0.6 A，内阻约0.1 Ω） C．电压表（0~5 V，内阻约 5 kΩ） D．电压表（0~15 V，内阻约 15 kΩ） E．滑动变阻器（0~50 Ω，1.5 A） F．滑动变阻器（0~1 000 Ω，0.1 A） G．直流电源（电动势 15 V，内阻可忽略） H．开关一个、导线若干 （1）实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以在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，则电压表选________，滑动变阻器选________。（填字母序号） （2）请画出为完成上述实验而设计的电路图。 （3）如图所示是该小组测得小灯泡的 I–U 图线，由图可知，小灯泡两端电压为 6 V 时，电阻为 ______Ω；现有电动势 E=24 V、内阻 r=16 Ω 的电源一个，学习小组将两个该型号的小灯泡串联 接在电源两端，则每个灯泡的实际功率约为_______W。（结果保留两位有效数字） 4．某实验小组用如图所示电路研究太阳能电池的 U–I 图线。 （1）根据实验方案，调整好各元件，连接实物，合上开关前各元件不再调整。用笔画线代替导线，将 16 实物图连接完整。 （2）实验数据如下表，在 U–I 图中作出图线。 U（V） 2.6 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.4 1.3 1.1 0.5 I（μA） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 （3）U–I 图中已画出的线为某电阻元件的伏安特性曲线，将该电阻直接接到该光电池两端，则电阻的功 率为_______W。如果考虑到实验电路中电表内阻对电路的影响，则该电阻上的实际功率与测量值 相比________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 5．（2018·湖北省宜昌市高二上学期期中考试）某实验小组准备探究某种元件 Q 的伏安特性曲线，他们设 计了如图（甲）所示的电路图。请回答下列问题： （1）将图（乙）中实物连线按图（甲）的电路图补充完整。 （2）在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最________端（填“左”或“右”）。闭合 开关 S 后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为 零，原因可能是图（甲）中的____（选填 a、b、c、d、e、f ）处接触不良。 17 （3）根据实验测得的数据，作出该元件的 I–U 图线如图（丙）所示，则元件 Q 的电阻随工作电压的增 大而_________（填“不变”、“增大”或“减小”），元件 Q 在 U=0.8 V 时的电阻值是____Ω。 6．某实验小组要描绘一个标有“3.8 V，1 W”的小灯珠 L 的 R–U 图线，除导线和开关外，实验室还提供以 下器材： A．电压表 V（量程 5 V，内阻约 5 kΩ） B．直流电源 E（电动势 4.5 V，内阻不计）[来源:Z#xx#k.Com] C．电流表 A1（量程 150 mA，内阻约 2 Ω） D．电流表 A2（量程 300 mA，内阻约 1 Ω） E．滑动变阻器 R1（阻值 0~10 Ω） F．滑动变阻器 R2（阻值 0~200 Ω） （1）为准确测量、方便调节，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______（填写仪器符号）。 （2）根据实验数据，计算并描绘出了 R–U 图象，如图甲所示。当所加电压为 3.00 V 时，实际消耗的电 功率为______W。假设灯丝电阻 R 与其温度 t 的关系是 R=k(t+273)（k 为比例系数），室温为 27 ℃，可知该灯珠正常发光时，灯丝的温度约为_________℃。 [来源:Z§xx§k.Com] （3）小灯珠的电功率 P 随电压 U 变化的图象及其伏安特性曲线可能分别是图乙中的________。 A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ 7．（2018·青海省西宁市第四高级中学高二上学期第二次月考）为描绘小灯泡 L（2.5 V 1.0 W）的伏安特 性曲线，某同学根据如下可供选择的器材设计。 18 A．电流表（量程 0.6 A，内阻约 1 Ω） B．电压表（量程 3 V，内阻约 3 kΩ） C．滑动变阻器（200 Ω，0.3 A） D．滑动变阻器（5 Ω，2 A） E．电池组（电动势约 3 V，内阻未知） F．开关，带夹子的导线若干 G．待测小灯泡 （1）实验中滑动变阻器应选择__________（填“C”或“D”），请以笔画线代替导线将尚未连接好的电压 表连入电路中。 （2）在该同学连接最后一根导线的 c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处：I.______ ____：Ⅱ.__________。 （3）改正上述两个不当之处后，他在测量中发现，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表 的示数均不能取到较小值，其原因可能是导线__________（填图中导线代号）没有连接好 8．为描述“220 V 100 W”白炽灯的伏安特性曲线，提供的器材有：白炽灯、调压变压器，22 V 交流电源， 交流电压表（量程 300 V、内阻 300 kΩ），交流电流表（量程 0.6 A、内阻 0.15 Ω），开关，导线若干。 （1）如图（a）所示是调压变压器的构造图，在圆环形的铁芯上只绕一个线圈。如果将 220 V 交流电接 在变压器的 A、B 端，测量电路接在 B、P 端。该变压器用作_______（填“升压”或“降压”）变压器。 19 （2）为使在额定电压下测得的实验数据的误差尽量小，请在图（b）中完成该测量电路原理图的连线。 在电路接通之前，应将调压变压器的滑动触头 P 移动至_______（选“A”或“B”）端，并且将滑动变 阻器的滑片移动至____（填“a”或“b”）端。 （3）根据测量结果描绘出白炽灯的伏安特性曲线如图（c）所示。若将两个“220 V 100 W”的白炽灯 串联后接入如图（d）所示的交流电路中，已知 R1=1 kΩ，R2=10 kΩ，n1=200，n2=400，则通过白 炽灯的电流为________A，电阻 R1 消耗的功率为________W。（结果保留两位有效数字） 9．（2018·湖北省天门、仙桃、潜江三市高二（下）期末联考）要做描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，实验 室提供了以下器材： A．待测小灯泡（额定电压 2.5 V，额定电流 0.5 A） B．电流表（量程 3 A，内阻约为 1 Ω） C．电流表（量程 0.6 A，内阻约为 5 Ω） D．电压表（量程 3.0 V，内阻约为 10 kΩ） E．电压表（量程 15.0 V，内阻约为 50 kΩ） F．滑动变阻器（最大阻值为 100 Ω，额定电流 50 mA） G．滑动变阻器（最大阻值为 10 Ω，额定电流 1.0 A） H．电源（电动势为 4.0 V，内阻不计） I．电键及导线等 （1）为了顺利完成实验并能减小实验误差，电流表应选用_____、电压表选用_____、滑动变阻器选用____ _（均填写实验器材前的字母） （2）根据选用的实验的器材，连接了如图甲所示的实验电路。闭合电键前，应将滑动变阻器的滑片 P 移到_____端（填“A”或“B”）。 （3）闭合电键后将滑动变阻器滑片从一端移向另一端，测出多组电压表和电流表的数值，作出小灯泡 的 I﹣U 图象如图乙所示，当小灯泡两端的电压为 1.6 V 时，小灯泡的功率 P=_____W。 20 10．（2018·新课标全国Ⅰ卷）某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在 25℃~80℃范围内某热敏电阻的 温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻 RT，其标称值（25℃时的阻值） 为 900.0 Ω：电源 E（6V，内阻可忽略）：电压表 （量程 150 mV）：定值电阻 R0（阻值 20.0 Ω），滑动变阻器 R1（最大阻值为 1 000 Ω）：电阻箱 R2（阻值范围 0-999.9 Ω）：单刀开关 S1，单刀 双掷开关 S2。 实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0℃，将 S2 与 1 端接通，闭合 S1，调节 R1 的滑片位置，使电压表读数为某一值 U0：保持 R1 的滑片位置不变，将 R2 置于最大值，将 S2 与 2 端 接通，调节 R2，使电压表读数仍为 U0：断开 S1，记下此时 R2 的读数，逐步降低温控室的温度 t，得到 相应温度下 R2 的阻值，直至温度降到 25.0°C，实验得到的 R2-t 数据见下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题： （1）在闭合 S1 前，图（a）中 R1 的滑片应移动到_____填“a”或“b”）端； （2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出 R2-t 曲线； 21 （3）由图（b）可得到 R1，在 25 ℃~80 °C 范围内的温度特性，当 t=44.0 ℃时，可得 R1=____Ω； （4）将 Rt 握于手心，手心温度下 R2 的相应读数如图（c）所示，该读数为____Ω，则手心温度为______ ℃。 11．（2017·新课标全国Ⅰ卷）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡 L（额定电压 3.8 V，额定电流 0.32 A）；电压表 V（量程 3 V，内阻 3 kΩ）；电流表 A（量程 0.5 A，内阻 0.5 Ω）； 固定电阻 R0（阻值 1 000 Ω）；滑动变阻器 R（阻值 0~9.0 Ω）；电源 E（电动势 5 V，内阻不计）； 开关 S；导线若干。 （1）实验要求能够实现在 0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。 （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”、“不变”或“减小”），灯丝 的电阻率__________（填“增大”、“不变”或“减小”）。 （3）用另一电源 E0（电动势 4 V，内阻 1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变 阻器 R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功 22 率为__________W，最大功率为__________W。（结果均保留 2 位小数） 12．（2016·天津卷）某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求测量数据尽 量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关、导线外，还有： 电压表 V1（量程 0~3 V，内阻等于 3 kΩ） 电压表 V2（量程 0~15 V，内阻等于 15 kΩ） 电流表 A1（量程 0~200 mA，内阻等于 10 Ω） 电流表 A2（量程 0~3 A，内阻等于 0.1 Ω） 滑动变阻器 R1（0~10 Ω，额定电流 2 A） 滑动变阻器 R2（0~1 kΩ，额定电流 0.5 A） 定值电阻 R3（阻值等于 1 Ω） 定值电阻 R4（阻值等于 10 Ω） 定值电阻 R5（阻值等于 1 kΩ） 电源 E（E=6 V，内阻不计） （1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。 （2）该同学描绘出的 I–U 图象应是下图中的______。 13．（2015·浙江卷）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 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①②③④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__________。 14．（2015·广东卷）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 23 3 kΩ）、电流表（内阻约为 1 Ω）、定值电阻等。 （1）使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择欧姆“×1”挡测量，示数如图（a）所示，读数为_______Ω。 据此应选择图______（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。 （3）图（d）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，测量待测电池组的电动势 E 和 电阻 r，如图（e）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，可得 E=______ V，r=______Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电表）。 24 1．（1）C （2）偏大 （3）Ⅱ 2．（1）电压传感器 小灯泡 电流传感器 （2）如图所示 （3）0.20~0.26 【解析】（1）由电路图甲可知，电压传感器 1 小灯泡的电压，电压传感器 3 测量灯泡的电流，因此图 甲中矩形框 1 中应接电压传感器，矩形框 2 中应接小灯泡，矩形框 3 中应接电流传感器； （2）根据所提供的数据，利用描点法可以正确画出小灯泡的 U–I 图线如图所示； （3）由图丙串联电路的知识结合灯泡的 U–I 图线可知，当电流为 0.28 A 时，电阻电压为：U=0.28 A×10 Ω=2.8 V，灯泡电压为 0.85 V，此时的整个回路电压为：2.8 V+0.85 V+0.85 V=4.5 V 符合条件，因此 此时灯泡的实际功率为：P=UI≈0.26 W，在范围 0.20 W~0.26 W 内都正确。~网 3．（1）D E （3）如图 （3）15 3.8 25 4．（1）如左图 （2）如右图 （3）3.1×10–4 偏大 [来源:ZXXK] 26 5．（1）如图所示 （2）左 f （3）减小 16 【解析】（1）分析电路原理图，得出对应的实物图如图所示； （2）为了保证电路安全，在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最左端，闭合开 关 S 后，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，则说 明电路没有达到分压的效果，故图中 f 没有连接好。 （3）图象的斜率表示电阻的倒数，所以元件 Q 的电阻随工作电压的增大而减小，元件 Q 在 U=0.8 V 时 的电流为 0.05 A，所以 Q 的电阻值是 。！网 6．（1）A2 R1 （2）0.78 2 327 （3）C 27 7．（1）D 如图所示 （2）在连接电路时，开关 S 不应闭合 滑片没有移到分压电路分压为零的位置即 滑片 P 没有置于 b 端 （3）③ （2）由电路图可知，在连接电路时，开关 S 不应闭合；滑片没有移到分压电路分压为零的位置即滑片 P 没有置于 b 端； （3）实验时，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，滑动变阻 28 器被接成了限流接法，由电路图可知，导线③没有接好。 【点睛】滑动变阻器采用分压接法时，电压与电流可以从零开始变化，滑动变阻器采用限流接法时，电 压与电流不能从零开始变化，在学习过程中注意加以区分。#网 8．（1）降压 （2）A b 如图 （3）0.24 68 （3）根据变压器原理可知，输出电压 U2=440 V；设白炽灯电压为 U，电流为 I，则根据欧姆定律可得 ，代入数据整理有 I=0.44–0.002 2I；在白炽灯的伏安特性曲线图中作出对应的图 象，如图所示，则交点即为工作点，电流 I=0.24 A，电压 U=90 V；R1 两端电压为 260 V，消耗的电功率 。 9．（1）C D G （2）A （3）0.64 2 1 2 22 ( )UU U I RR   2(260 V) 68 W1 kP   29 [来源:] 【点睛】本题考查了实验器材的选择、实验注意事项与实验数据处理；要掌握实验器材的选择原则：安 全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；滑动变阻器采用分压接法时，为保护电路，闭合开关前滑 片要置于分压电路分压为零的位置。 10．（1）b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0 【解析】本题主要考查研究小灯泡的伏安特性实验、利用伏安特性曲线计算实际功率及其相关的知识 点，意在考查考生对小灯泡伏安特性曲线的理解和灵活运用相关知识，解决实际问题的能力。 （1）图（a）的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合 S1 前，R1 应该调节到接入电路部分的电阻值最 大，使电路中电流最小，即图（a）中的 R1 的滑片应移到 b 端。 （2）将 t=60 ℃和 t=70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画 出 R2—t 图象。 （3）根据题述实验过程可知，测量的 R2 数据等于对应的热敏电阻 RT 的电阻值。由画出的 R2—t 图象 可知，当 t=44.0 ℃时，对应的 RT=450 Ω。 （4）由画出的 R2—t 图象可知，当 RT=620.0 Ω，则手心温度 t=33.0 ℃。#网 【点睛】解答此题常见错误主要有：一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑 动头的位置；二是没有认真阅读题述的实验过程，导致不能把电阻箱 R 的读数与热敏电阻阻值联系起 来。 11．（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.18 30 （3）当滑动变阻器的阻值为 9 Ω 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时由 E0=U+I(r+R)得 I=–0.1U+0.4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为 U=1.75 V，I=0.225 A，P1=UI=0.39 W；当 滑动变阻器的阻值为 0 时，灯泡消耗的功率最大，作图线 I=–U+4，此时交点坐标为 U=3.70 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率 P2=UI=1.18 W。 12．（1）如图 （2）B 31 13．（1）如图 （2）0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.25 V 8.3 Ω 2.5 Ω（2.5 Ω 8.3 Ω 也可） 【解析】（1）由实物图可知，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法。 （2）①的读数为 0.10 A；②的读数为 0.24 A；③的读数为 2.00 V，④的读数为 0.25 V。 灯泡两端电压小时，电流也小，故①④为一组数据，②③为一组数据，故得到的电阻分别为 和 。 14．（1）10 b （2）增大 （3）Y （4）3.2 0.50 0.25 2.5 0.10    2.00 8.3 0.24   