第12講 實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線（解析版）-2024-2025學(xué)年高二物理上學(xué)期中期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義

第12講實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線——劃重點(diǎn)之高二期中期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)操作和器材的選取考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理和誤差分析考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.描繪小電珠的伏安特性曲線2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)原理用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U-I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來實(shí)驗(yàn)器材小電珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一個、電壓表(0～3V～15V)與電流表(0～0.6A～3A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20Ω)一個、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆．實(shí)驗(yàn)步驟1.確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按圖中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路2.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S3.移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)SU(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除電路，整理儀器數(shù)據(jù)處理1.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系．2.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)．(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標(biāo)紙為宜)3.將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小電珠的伏安特性曲線注意事項(xiàng)1.電路的連接方式：(1)電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾‰娭?3.8V,0.3A)的電阻很小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大；(2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化．2.閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時小電珠的電壓從零開始變化，同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲3.I-U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差4.當(dāng)小電珠的電壓接近額定值時要緩慢增加，到額定值記錄I后馬上斷開開關(guān)5.誤差較大的點(diǎn)要舍去，I-U圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線誤差分析1.由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差2.電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來操作誤差考點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)操作和器材的選取儀器選擇的一般順序是先易后難．首先確定出必須使用而又不必選擇的儀器，然后以其為突破口，根據(jù)電路要求和電路計(jì)算，選擇出電源、滑動變阻器、電流表、電壓表以及合理的量程．待測電阻的額定電流、額定電壓(估算值)是選擇合適量程的電流表和電壓表的重要依據(jù)．如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下，還要考慮阻值大小對實(shí)驗(yàn)操作中是否調(diào)節(jié)方便的影響，一般來說如果是限流法選定比待測電阻大幾倍的滑動變阻器，如果是分壓法選定阻值小的滑動變阻器．【典例1】甲實(shí)驗(yàn)小組要探究一個規(guī)格為5.0VA．電壓表V1（量程0-6V，內(nèi)阻值約1.5kΩB．電壓表V2（量程0?20V，內(nèi)阻C．電流表A1（量程0-3A，內(nèi)阻0.2D．電流表A2（量程0?50mA，內(nèi)阻E.滑動變阻器R1（最大電阻約20F.滑動變阻器R2（最大電阻約1G.電源（電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)），開關(guān)一個，導(dǎo)線若干(1)要求小燈泡電壓從零開始調(diào)節(jié)，為了調(diào)節(jié)方便，測量盡可能準(zhǔn)確，電壓表應(yīng)選用，電流表應(yīng)選用，滑動變阻器應(yīng)選用（填器材前面序號）。(2)根據(jù)所選器材和要求在虛線框中并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(3)乙實(shí)驗(yàn)小組正按正確操作得到另外一個元件伏安特性曲線(I?U圖象如圖），如果將這個元件直接接到電動勢為3.0V、內(nèi)阻值為7.5Ω的電源兩端，則該元件電阻值是【答案】(1)ADE(2)(3)15【詳解】（1）[1]燈泡額定電壓為5.0V，因此電壓表應(yīng)選擇6V量程的電壓表，故選[2]燈泡的額定電流I=故電流表只能選擇D；[3]本實(shí)驗(yàn)中采用滑動變阻器分壓接法，所以滑動變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的E。（2）本實(shí)驗(yàn)中電流從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器采用分壓接法；同時因燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法：故原理圖如圖所示（3）在燈泡的伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，如圖所示兩圖的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn)，則由圖可知，燈泡電壓為1.98V，電流為0.13R=【典例2】某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)計(jì)劃描繪一燈泡的伏安特性曲線，其額定電壓為5V，額定電流為1.0A，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：電壓表V（量程0~3V，內(nèi)阻R電流表A（量程0~0.6A，內(nèi)阻R滑動變阻器R1（阻值變化范圍0~5滑動變阻器R2（阻值變化范圍0~1000定值電阻R3（阻值1定值電阻R4（阻值10定值電阻R5（阻值1000定值電阻R6（阻值2000電源E（電動勢6V）；開關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)為了較精確地完成測量，該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，則與電壓表串聯(lián)的電阻Rx1應(yīng)選擇；與電流表并聯(lián)的電阻Rx2應(yīng)選擇；滑動變阻器應(yīng)選擇(2)某次測量時，電流表的示數(shù)為0.20A，電壓表的示數(shù)為1.00V，則此時該燈泡的阻值為Ω?！敬鸢浮?1)R5R3(2)4.5【詳解】（1）[1]電壓表串聯(lián)定值電阻R5U同理，電壓表串聯(lián)定值電阻R6U由于燈泡的額定電壓為5V，可知與電壓表串聯(lián)的電阻Rx1應(yīng)選擇R[2]電流表與定值電阻R3I同理，電流表并聯(lián)定值電阻R4I由于燈泡的額定電流為1.0A，則與電流表并聯(lián)的電阻Rx2應(yīng)選擇R[3]描繪電學(xué)元件的伏安特性曲線時，電流和電壓應(yīng)從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器采用分壓接法，為了方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小的R1（2）某次測量時，電流表的示數(shù)為0.20A，電壓表的示數(shù)為1.00V，則通過燈泡的電流為I燈泡兩端電壓為U根據(jù)歐姆定律可知此時該燈泡的阻值為R考點(diǎn)2：數(shù)據(jù)處理和誤差分析在描點(diǎn)時，一是不要忘了(0,0)這個點(diǎn)，二是連線時用平滑的曲線連接，使盡量多的點(diǎn)落在曲線上，不在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去，三是理解好曲線斜率的意義，如果是U-I圖線，斜率表示電阻，如果是I-U圖線，斜率表示電阻的倒數(shù)．【典例3】物理興趣小組研究某小燈泡的伏安特性，實(shí)驗(yàn)室可提供的器材：小燈泡（額定電壓為3.0V），直流電源（4.5V）、滑動變阻器（最大阻值為5Ω）、量程合適的電壓表和電流表、開關(guān)和導(dǎo)線若干，如圖甲所示的實(shí)物圖已完成連線。(1)為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，且要求小燈泡兩端電壓能夠在0~3V變化，滑動變阻器應(yīng)選用（填“分壓式”或“限流式”）接法；(2)閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器滑片移到（填“a”或“b”）端；(3)小組同學(xué)正確完成了實(shí)驗(yàn)操作，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，得到I-U圖像，如圖乙所示。當(dāng)小燈泡兩端加2.0V電壓時，小燈泡的電阻R=Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；(4)將兩個規(guī)格相同的這種小燈泡并聯(lián)后接到電動勢為3.0V、內(nèi)阻為2.5Ω的另一電源E0上。則每個小燈泡的實(shí)際功率為W（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?1)分壓式(2)a(3)4.0/4.1/4.2/4.3/4.4(4)0.42/0.43/0.44/0.45/0.46【詳解】（1）要使小燈兩端電壓能從0開始較大范圍變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法；（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器使測量電路兩端電壓從0開始變化，所以應(yīng)滑到a端；（3）由圖像可知，當(dāng)小燈兩端加2.0V電壓時，電流為0.48A，則根據(jù)歐姆定律得R=（4）設(shè)燈泡的實(shí)際電壓為U，實(shí)際電流為I，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律得U+2Ir=E變形后得U=?5I+3作出電源的I?U圖像如圖所示則讀交點(diǎn)可得燈泡的實(shí)際功率為P=UI≈1.2×0.36【典例4】某同學(xué)想通過測繪小燈泡的I?U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律.所用器材如下：待測小燈泡一只，額定電壓為2.5V電壓表一個，量程0～3V，內(nèi)阻約為3電流表一個，量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1滑動變阻器一個；干電池兩節(jié)；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。(1)請?jiān)趫D甲中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)的電路圖。(2)圖甲中開關(guān)S閉合之前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片置于（選填“A”或“B”）端。(3)某次測量時電流表示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為A。(4)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出小燈泡的I?U圖像如圖丙所示，則小燈泡正常工作時的電阻約為Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。(5)I?U圖像彎曲的原因是.【答案】(1)(2)B(3)0.23(4)5.9/6.0(5)隨著電流（電壓）增大，燈絲溫度升高，電阻變大?！驹斀狻?1)為了測繪小燈泡的I?U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律，所以還應(yīng)有電流表，由于小燈泡電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，故電路圖如答圖所示。(2)開關(guān)S閉合之前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于B處，使在剛好閉合S時，測量電路部分處于短路狀態(tài)電流表和電壓表的示數(shù)均為零，起保護(hù)作用。(3)電流表量程為0.6A，由題圖乙可知電流表讀數(shù)為0.23(4)由于小燈泡的額定電壓為2.5V，由圖題圖丙知，電流為0.42R=UI=6.0考點(diǎn)3：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)拓展創(chuàng)新1．創(chuàng)新點(diǎn)分析以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)．2．命題視角視角1以實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系視角2圖象法處理數(shù)據(jù)及實(shí)物連線視角3實(shí)驗(yàn)儀器的選擇及控制電路的選擇視角4數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理．【典例5】我國清潔能源設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的I—U特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源E、電流表A、電壓表V、滑動變阻器R、開關(guān)S及導(dǎo)線若干。該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙的I—U圖像。(1)為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖甲中的圖（填“a”或“b”）。(2)已知電壓表V的量程為0～1.5V，內(nèi)阻為21kΩ，若要將該電壓表改裝成量程為0～4V(3)太陽能電池板作為電源，在一定光照強(qiáng)度下其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖丙所示，把它與阻值為1kΩ的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，該電源的效率是(4)太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線如圖乙所示。太陽能電池板沒有光照時（沒有儲存電能）其電阻用符號Rs表示，將同規(guī)格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電動勢E=3V，內(nèi)阻r=500Ω，可得電池板消耗的功率【答案】(1)a(2)35(3)64.3(4)2.58【詳解】（1）根據(jù)特性曲線可知，電流需要從零開始，因此滑動變阻器采用分壓式接法，可知，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖甲中的圖a。（2）將小量程電壓表改裝成大量程電壓表，需要串聯(lián)一個分壓電阻，則有1.5代入得R（3）由圖丙，圖像與縱軸交點(diǎn)為電動勢，即2.80V。若把它與阻值為1圖像交點(diǎn)為工作點(diǎn)，即電阻兩端電壓為1.80Vη=（4）設(shè)Rs兩端的電壓為U，電流為IU=E?則有U=3?500作出電源的圖像U—I，如圖所示可得，電池板消耗的功率約為P=1×2.58【典例6】某實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線，并研究燈絲的導(dǎo)電特點(diǎn)。(1)實(shí)驗(yàn)中用電流傳感器代替電流表，請將圖甲的電路圖補(bǔ)充完整。(2)滑動變阻器有兩種規(guī)格，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選（填標(biāo)號）。A．最大阻值5Ω B．最大阻值1000Ω(3)某次測得的電流I=1.6A，電壓U=1.2V，此狀態(tài)下小燈泡電阻的測量值R1=(4)描繪出小燈泡的U?I曲線如圖乙所示，可以得出燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而變（填“大”或“小”）。(5)若小燈泡與R=1.5Ω的定值電阻并聯(lián)，連接在E=3.0V、r=1.5Ω的電源正負(fù)極間，如圖丙所示。小燈泡的電流為，實(shí)際消耗的功率為。【答案】(1)(2)A(3)0.75小(4)大(5)1.20.72【詳解】（1）研究小燈泡的伏安特性曲線，需要電壓從零開始變化，則滑動變阻器采用分壓式，完整的電路圖如圖所示（2）滑動變阻器采用分壓式接法，這就需要滑動變阻器選擇小阻值的，故選A。（3）[1]電流I=1.6A，電壓U=1.2R=[2]因電流表采用的是外接法，電壓表分流導(dǎo)致電流的測量偏大，故電阻的測量值偏小。（4）由小燈泡的U?I曲線上每點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線構(gòu)成的割線斜率代表瞬時電阻，故隨著電壓的增大，燈泡的功率增大，溫度升高，電阻率增大，導(dǎo)致電阻增大。（5）設(shè)流過燈泡的電流為I，燈泡兩端的電壓為U，由閉合電路歐姆定律可得E=(I+變形可得U=即看成等效電源的電動勢為E′=1.5V讀兩條線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)，則小燈泡的電流和電壓為I≈1.2A，則小燈泡實(shí)際消耗的功率約為P=UI≈0.721．某同學(xué)想通過測繪小燈泡完整的伏安特性曲線來研究小燈泡的特性。所用器材如下：待測小燈泡一只（額定電壓為3.8V，額定電流為0.32A）；電壓表一個（量程0～2V，內(nèi)阻為2kΩ）；電流表一個（量程0～0.4A，內(nèi)阻約為3Ω）；定值電阻R1（阻值為1k(1)為測量小燈泡兩端的電壓，需要將電壓表與定值電阻（填“R1”或“R2”）(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞峁┑钠鞑?，將圖甲的電路圖補(bǔ)充完整。(3)實(shí)驗(yàn)描繪出的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖乙可知，隨著小燈泡兩端電壓增大，燈絲的電阻（填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮?1)R2(2)見解析(3)增大【詳解】（1）[1][2]小燈泡的額定電壓為3.8V，則電壓表需要與定值電阻R2串聯(lián)，串聯(lián)后電壓表量程為（2）待測燈泡電阻R由于R因此選擇電流表外接法，電路圖如圖所示（3）在I?U圖像中，圖線上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率為電阻的倒數(shù)，由題圖乙可知，隨著小燈泡兩端電壓增大，燈絲的電阻增大。2．某同學(xué)想通過測繪小燈泡的I?U圖像來研究某型號小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律。所用器材如下：待測小燈泡，額定電壓為6V，額定電流0.5A：A．電源E（電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)）B．電壓表V1C．電壓表V2D．電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻為0.5Ω）E.固定電阻R0F.滑動變阻器R1G.滑動變阻器R2（阻值0~1kΩ）；H.導(dǎo)線和開關(guān)實(shí)驗(yàn)要求：滑動變阻器便于調(diào)節(jié)，小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量。(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用（填儀器前的字母）；滑動變阻器R應(yīng)選用（填寫儀器前的字母）。(2)在圖甲所示的電路基礎(chǔ)上畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖。(3)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測得該燈泡U?I線如圖乙。根據(jù)U?I線可知，隨著電壓的升高該燈泡的電阻（選填“增大”或“減小”）。(4)現(xiàn)將一個這樣的燈泡與一個4Ω的定值電阻串聯(lián)，接在一電動勢為5V、內(nèi)阻為1Ω的電源兩端，如圖丙所示，則燈泡的功率為W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?1)BF(2)(3)增大(4)1.1/1.2/1.3【詳解】（1）[1]若使用電壓表V2，表盤指針偏轉(zhuǎn)較小，實(shí)驗(yàn)誤差較大，故實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用V1，并將電壓表[2]為描繪完整的伏安特性曲線，電壓要從零開始測量，滑動變阻器采用分壓式接法，滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小的，故選F。（2）電壓表V1（3）根據(jù)R=U（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E=U+I(R+r)整理得U=5?5I在坐標(biāo)系中作出圖像交點(diǎn)為(0.38AP=0.38×3.23．在測繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組的電壓表壞了，老師給他們一個多用電表替代電壓表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)該組同學(xué)拿到多用電表后，用多用電表測量常溫下小燈泡的電阻，操作如下：先把選擇開關(guān)打到多用電表歐姆“×10”擋，歐姆調(diào)零后進(jìn)行測量。測量時發(fā)現(xiàn)指針偏角過大，則應(yīng)換用（填“×100”或“×1”）擋，重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，再測量。(2)現(xiàn)要測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻，其電路如圖甲所示，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡正常發(fā)光，多用電表的選擇開關(guān)打到電壓擋，（填“紅”或“黑”）表筆接a，另一表筆接（填“b”或“c”）測其兩端電壓。(3)該組同學(xué)測繪的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，則該小燈泡在常溫狀態(tài)下的電阻約Ω。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1)×1(2)黑b(3)6.7【詳解】（1）指針偏轉(zhuǎn)角度太大即電流太大，歐姆讀數(shù)太小，所以應(yīng)換更小倍率的擋位，即×1擋。（2）[1][2]多用電表當(dāng)電壓表使用時，紅表筆接正，黑表筆接負(fù)，所以黑表筆接a。電阻比較小，用電流表外接法測量比較準(zhǔn)，所以紅表筆接b。（3）當(dāng)電流較小時，燈絲的電阻幾乎不變，其U?I圖象近似為一直線，該直線的斜率”即為小燈泡常溫下的電阻，由圖象可得，電阻約為R=4．某同學(xué)用伏安法測定小燈泡（4.5V，2.5W）的伏安特性曲線，除了小燈泡、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表V1B．電壓表V2C．電流表A1D．電流表A2E．電阻箱RZF．電源E（電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)）G．滑動變阻器R0實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~4.5V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，完成下列步驟：(1)電流表選用（填“A1”或“A(2)為使測量盡量準(zhǔn)確，要對電壓表進(jìn)行改裝，現(xiàn)要求改裝成量程為4.5V的電壓表，則電壓表選用（填“V1”或“V2”）與電阻箱RZ串聯(lián)，并R(3)將圖中的器材符號連線（其中電源E和開關(guān)S已連好），畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(4)實(shí)驗(yàn)中設(shè)電壓表讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，并將電流表的讀數(shù)視為流過小燈泡的電流，則小燈泡在此電壓下的阻值表達(dá)式為；與真實(shí)值比較，電阻的測量值（填“大于”“小于”或“等于”）其真實(shí)值。【答案】(1)A(2)V1(3)3U2I小于【詳解】（1）電流表測量的最大電流為I則電流表選A2（2）[1][2]由于是串聯(lián)，而且只有電壓表V1內(nèi)阻已知，則電壓表選V1，由串聯(lián)分壓可知，電壓表V13解得R（3）實(shí)驗(yàn)要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調(diào)節(jié)，則電路應(yīng)用“分壓式”，小燈泡的阻值較小，為減小誤差用“外接法”測電阻，電路圖為（4）由題可知，小燈泡兩端電壓為3U2，流過小燈泡的電流約為I，則小燈泡的電阻為3U5．某同學(xué)想通過測繪小燈泡的I?U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律.所用器材如下：待測小燈泡一只，額定電壓為2.5V電壓表一個，量程0～3V，內(nèi)阻約為3電流表一個，量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1滑動變阻器一個；干電池兩節(jié)；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。(1)請?jiān)趫D甲中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)的電路圖。(2)圖甲中開關(guān)S閉合之前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片置于（選填“A”或“B”）端。(3)某次測量時電流表示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為A。(4)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出小燈泡的I?U圖像如圖丙所示，則小燈泡正常工作時的電阻約為Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。(5)I?U圖像彎曲的原因是.【答案】(1)(2)B(3)0.23(4)5.9/6.0(5)隨著電流（電壓）增大，燈絲溫度升高，電阻變大?！驹斀狻?1)為了測繪小燈泡的I?U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規(guī)律，所以還應(yīng)有電流表，由于小燈泡電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，故電路圖如答圖所示。(2)開關(guān)S閉合之前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于B處，使在剛好閉合S時，測量電路部分處于短路狀態(tài)電流表和電壓表的示數(shù)均為零，起保護(hù)作用。(3)電流表量程為0.6A，由題圖乙可知電流表讀數(shù)為0.23(4)由于小燈泡的額定電壓為2.5V，由圖題圖丙知，電流為0.42R=UI=6.06．某同學(xué)描繪的標(biāo)有“2.5V，0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線如圖所示。(1)你認(rèn)為曲線彎曲的原因是。(2)該同學(xué)選用的器材除了開關(guān)，導(dǎo)線外，還有：電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻等于3kΩ）

電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻等于15kΩ）電流表A1（量程0～200mA，內(nèi)阻等于10Ω）

電流表A2（量程0～3A，內(nèi)阻等于0.1Ω）滑動變阻器R1（0～10Ω，額定電流2A）

滑動變阻器R2（0～1kΩ，額定電流0.5A）定值電阻R4（阻值等于10Ω）

定值電阻R5（阻值等于1kΩ）電源E（E=3V，內(nèi)阻不計(jì)）利用以上器材完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為電流表應(yīng)選，電壓表應(yīng)選。(3)請你在虛線框中畫出該同學(xué)實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁。【答案】(1)小燈泡電阻隨溫度變化而變化(2)A1V1(3)【詳解】（1）由圖可知，隨電壓增大，電壓與電流之比增大，即燈泡電阻增大，所以圖線彎曲的原因是小燈泡電阻隨溫度變化而變化。（2）[1][2]由于燈泡的額定電壓為2.5V，額定電流為0.3A，所以電壓表的量程應(yīng)選擇0~3V，電流表量程應(yīng)選擇0～200mA，即電壓表選擇V1，電流表選擇A1。（3）由于電流表A1量程小于燈泡的額定電流，故應(yīng)用電流表A1與定值電阻并聯(lián)改裝成較大量程的電流表，且并聯(lián)電阻應(yīng)選小電阻R4，此時電流表量程為I=由于待測小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接法；為使小燈泡的伏安特性曲線更完整，所測電流、電壓范圍應(yīng)較大，故滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，故選擇總阻值小的R1，電路圖如圖所示7．某同學(xué)想測繪小燈泡的I?U圖像，所用器材如下：A．待測小燈泡一只（額定電壓為3.7V，額定電流為0.3A）；B．雙量程電壓表V(0～3V，內(nèi)阻約為3.0kΩ;0～15C．雙量程電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻約為1.0Ω;0～3D．滑動變阻器R1E．滑動變阻器R2F．4節(jié)干電池（每節(jié)干電池的電動勢均為1.5V，內(nèi)阻均為1.0ΩG．開關(guān)和導(dǎo)線若干。(1)請將圖甲中的電路補(bǔ)充完整。(2)滑動變阻器應(yīng)選（填“R1”或“R2”），閉合開關(guān)前滑動變阻器應(yīng)移動到(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出小燈泡的I?U圖像，如圖乙所示，現(xiàn)串聯(lián)2節(jié)干電池并將小燈泡接在干電池兩端，如圖丙所示，則此時小燈泡的實(shí)際功率為W（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。【答案】(1)(2)R1(3)0.60【詳解】（1）測小燈泡額定電壓為3.8V，電壓表的量程應(yīng)選用0～15V，待測小燈泡額定電流為0.3A，電流表的量程應(yīng)選用0～0.6R根據(jù)R為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用外接法，想測繪小燈泡的I?U圖像，小燈泡兩端電壓應(yīng)從零開始，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，實(shí)物連接如圖所示（2）[1]滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，滑動變阻器應(yīng)選阻值較小的，故選R1[2]小燈泡兩端電壓應(yīng)從零開始，閉合開關(guān)前滑動變阻器應(yīng)移動到右端。（3）2節(jié)干電池的I?U曲線為2E=U+I?2r整理得I=?在小燈泡的I?U圖像中作出2節(jié)干電池的I?U曲線，可得交點(diǎn)坐標(biāo)為2.5VP=UI=2.5×0.248．某物理興趣小組描繪一個標(biāo)有“4V、2.0W”的小燈泡L的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓由零逐漸增大，且盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。可供選用的器材除導(dǎo)線、開關(guān)外，還有以下器材：A．直流電源4.5V（內(nèi)阻不計(jì)）B．直流電流表0~600mA（內(nèi)阻約為5ΩC．直流電壓表0~3V（內(nèi)阻等于6kD．滑動變阻器0~10ΩE.三個定值電阻（R1=1kΩ，①小組同學(xué)研究后發(fā)現(xiàn)，電壓表的量程不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為了完成測量，他將電壓表進(jìn)行了改裝，在給定的定值電阻中選用（選填“R1”“R2”或“②實(shí)驗(yàn)測得小燈泡伏安特性曲線如圖a所示，可確定小燈泡的功率P與I2和P與U2的關(guān)系，下列示意圖中合理的是（I和A．

B．C．

D．③若將兩個完全相同規(guī)格的小燈泡L按如圖b所示電路連接，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻r=2Ω，欲使滑動變阻器R的功率是一個小燈泡功率的兩倍，此時滑動變阻器消耗的電功率為【答案】R2【詳解】①[1]器材中提供的直流電壓表量程只有3V，而小燈泡L的額定電壓為4V，所以需要給電壓表串聯(lián)一個電阻從而擴(kuò)大量程，設(shè)定值電阻的阻值為R，則根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律有R解得R=2則定值電阻選擇R2②[2]隨著電壓的升高燈泡電阻增大，所以燈泡的功率P=則P-I2圖象的斜率增大，而P-U2的斜率減小。故選B。③[3]假設(shè)通過燈泡的電流為Ⅰ，燈泡兩端的電壓為U，由閉合電路歐姆定律定律得2U=6?4I化簡得I=如圖中曲線所示，與小燈泡伏安特性曲線的交點(diǎn)即為電路工作點(diǎn)，該點(diǎn)縱橫坐標(biāo)值的乘積等于小燈泡的功率，功率為P=UI=2.18×0.426則滑動變阻器消耗的功率為1.8W。9．某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個標(biāo)有“3.4V1W”的小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室供選擇的器材如下：A．電壓表V（量程5V，內(nèi)阻約為5kΩB．直流電源E（電動勢4V，內(nèi)阻不計(jì)）C．電流表A1（量程300mA，內(nèi)阻約為2ΩD．電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1ΩE．滑動變阻器R1（阻值0～10ΩF．滑動變阻器R2（阻值0～200ΩG．開關(guān)S、導(dǎo)線若干（1）為了使調(diào)節(jié)方便，測量的準(zhǔn)確度較高，應(yīng)選用電流表為（填“C”或“D”）；滑動變阻器應(yīng)選用（填“E”或“F”）；根據(jù)選用的器材連接了部分電路，如圖甲所示，請用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整。（2）閉合開關(guān)前，將滑動變阻器的滑片移到最（填“左”或“右”）端，閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組電壓表和電流表的示數(shù)U、I。作出的I-U圖像如圖乙所示，由圖像可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而（填“增大”“減小”或“不變”）；當(dāng)小燈泡兩端所加電壓為2V時，其燈絲電阻值約為Ω。（3）由于電表內(nèi)阻的影響，實(shí)驗(yàn)測得的I-U關(guān)系圖線要比實(shí)際的I-U關(guān)系圖線位置偏（填“高”或“低”）。（4）小燈泡的電功率P和電阻R隨電壓而變化的圖像可能分別是圖中的?！敬鸢浮緾E左增大8高BC/CB【詳解】（1）[1]小燈泡的額定電流I=為了使指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則電流表應(yīng)選用C；[2]為了能使電壓從零開始調(diào)起，電路采用分壓電路，因此滑動變阻器選用最大阻值較小的E；[3]安培表采用外接法，電路連接如圖所示（2）[4][5][6]閉合開關(guān)前，將滑動變阻器的滑片移到最左端，使其輸出電壓為零，由圖像可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)小燈泡兩端所加電壓為2V時，電流為0.25A，燈絲的電阻約為R=（3）[7]因?yàn)椴捎秒娏鞅硗饨臃?，由于電壓表的分流，使電流表示?shù)偏大，則測量得到的I-U圖像中的電流偏大，故比實(shí)際圖線的位置偏高。（4）[8]AB．根據(jù)P=UI可知I=即P?U圖像的割線斜率為電流I。隨著U增大，I增大，故A錯誤，B正確；CD．R?U圖像的割線斜率的倒數(shù)為I，隨著U增大，I不斷增大，因此R?U圖像的割線斜率應(yīng)不斷減小，故D錯誤，C正確。故選BC。10．某實(shí)驗(yàn)小組研究額定電壓為3V(1)實(shí)驗(yàn)中，為使電動機(jī)的電壓從零開始增大，應(yīng)選擇電路（選填“甲”或“乙”）。(2)正確選擇電路后，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖丙中實(shí)物電路補(bǔ)充完整；圖丙中閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于（選填“左”或“右”）端。(3)緩慢移動滑片P，記錄電壓表示數(shù)U和對應(yīng)的電流表示數(shù)I，描出相應(yīng)的點(diǎn)如圖丁所示。由圖丁可知，該電動機(jī)的內(nèi)阻約為Ω（保留兩位有效數(shù)字）；由于電流表和電壓表不是理想電表，電動機(jī)內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值相比（選填“偏大”“偏小”或“相等”）。(4)將電動機(jī)直接接在一電源兩端，已知該電源的電動勢E=3.0V，內(nèi)阻r=2.5Ω，電動機(jī)內(nèi)阻阻值不變，則電動機(jī)的機(jī)械功率約為【答案】(1)乙(2)左(3)3.0偏大(4)0.32【詳解】（1）本實(shí)驗(yàn)中要求使電動機(jī)電壓從零開始調(diào)節(jié)，故應(yīng)采用分壓接法，故電路圖應(yīng)選擇乙；（2）[1]按照電路補(bǔ)充實(shí)物電路如下[2]為防止電動機(jī)因電壓過高而損壞，且為了使其電壓從零開始增大，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于左端；（3）[1]電動機(jī)轉(zhuǎn)動前是純電阻電路，根據(jù)圖丁可得電動機(jī)的內(nèi)阻約為R=[2]由于電流表不是理想電表，會分走一部分電壓，導(dǎo)致電壓表測得的電動機(jī)電壓偏大，導(dǎo)致測得的內(nèi)阻偏大；（4）如下圖所示做出電源伏安特性曲線，根據(jù)交點(diǎn)可得電風(fēng)扇正常工作時的電流約為0.4A，電壓為2V，其電動機(jī)工作時的熱功率為P電動機(jī)工作時的總功率為P=UI=2×0.4=0.8則電動機(jī)正常工作時的機(jī)械功率約為P11．某同學(xué)在探究小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，所用器材有：燈泡L，量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V，直流電源E，滑動變阻器R，開關(guān)S等，要求燈泡兩端電壓從0開始變化。(1)某同學(xué)已連接如圖1（a）所示的電路，下列說法正確的是。A．開始測量前，開關(guān)S不應(yīng)該閉合B．應(yīng)該采用電流表內(nèi)接法C．開始測量時，滑動變阻器滑片P位置不當(dāng)，應(yīng)將其置于a端D．連接負(fù)極與b點(diǎn)的導(dǎo)線是多余的，應(yīng)該撤除(2)通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，該同學(xué)描繪出了如圖1（b）所示的燈泡的U-I圖像，該燈泡常溫下的電阻值約為Ω（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。(3)做完實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)識到描繪伏安特性曲線常以電流I作為縱軸，電壓U作為橫軸，于是他又將圖像改為如圖2中的曲線1所示，考慮誤差因素，真實(shí)的伏安特性曲線更接近圖2中的曲線（選填“2”或“3”）?！敬鸢浮?1)A(2)2.5(3)3【詳解】（1）A．根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全操作可知，電路接通前開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，故A正確；B．小燈泡的電阻較小，應(yīng)該采用電流表的外接法，故B錯誤；C．滑動變阻器采用了分壓式接法，在開始測量時，應(yīng)使并聯(lián)部分分壓為零，故滑動變阻器滑片P位置不當(dāng)，應(yīng)將其置于b端，故C錯誤；D．連接負(fù)極與b點(diǎn)的導(dǎo)線是滑動變阻器分壓式接法的一條必須的導(dǎo)線，并不是多余的，不應(yīng)該撤除，故D錯誤。故選A。（2）燈泡常溫下的電阻幾乎是不變的，相當(dāng)于電壓和電流較小時的電阻，根據(jù)圖像的斜率可得R=（3）將圖像改為如圖2中的曲線1所示，考慮誤差因素，由于電流表外接，所以測量電阻會偏小，故圖像更接近圖2中的曲線3。12．穩(wěn)壓二極管的功能是使電路輸出穩(wěn)定的電壓，其工作原理如圖1所示。當(dāng)ab兩端輸入電壓增大導(dǎo)致二極管的分壓高于其穩(wěn)壓值U0時，二極管的反向電阻驟降，則電阻R上分得電壓增加，使得cd端仍保持電壓U0輸出?，F(xiàn)用圖2所示電路描繪穩(wěn)壓二極管的反向伏安特性曲線。其中電壓表的內(nèi)阻很大，滑動變阻器有：A（阻值0～20Ω，2A），B（阻值(1)請根據(jù)圖2電路，將圖3中的實(shí)物連線畫完整；(2)閉合開關(guān)前，圖3中滑動變阻器R1的滑片P1應(yīng)移至，滑動變阻器R2的滑片P(3)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，測量數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，得到了該穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線，如圖4所示。由圖1電路，若ab端輸入電壓Uab=20V，R=4000【答案】(1)(2)右端左端(3)5.2【詳解】（1）實(shí)物連線如圖所示。（2）[1][2]閉合開關(guān)前，為保證測量路段電壓（電流）為零，保證微安表的安全，題圖3中滑動變阻器R1的滑片P1應(yīng)移至右端，滑動變阻器R2（3）不考慮穩(wěn)壓二極管的內(nèi)阻，流過電阻的電流為I=由圖像可以看出，當(dāng)通過二極管的電流增大到3.0mA后，二極管兩端電壓基本不變，由圖像可以讀出穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值為5.2V。13．要測繪一個標(biāo)有“3V0.9W”小燈泡的伏安特性曲線，小燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V，并便于操作。已選用的器材有：電池組（電動勢為4.5V，內(nèi)阻約1Ω）；電流表（量程為0~300mA，內(nèi)阻約5Ω）；電壓表V（2V，內(nèi)阻為2kΩ）；三個定值電阻（R1=1kΩ，R2=2.5kΩ，R3=5kΩ）滑動變阻器（最大阻值20Ω，額定電流1A）開關(guān)及導(dǎo)線若干(1)小明研究后發(fā)現(xiàn)，電壓表的量程不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為了完成測量，他將電壓表進(jìn)行了改裝。在給定的定值電阻中選用（選填“R1”、“R2”或“R3”）與電壓表（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），完成改裝。(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用圖（）A． B．C． D．(3)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，分析曲線可知小燈泡電阻隨溫度變化的特點(diǎn)是：溫度升高電阻（填“增大”或“減小”）?！敬鸢浮?1)R1串聯(lián)(2)B(3)增大【詳解】（1）[1][2]小燈泡額定電壓為3V，則只需將電壓表的量程擴(kuò)大到3V即可，因電壓表V量程為2V，內(nèi)阻為2kΩ，則在給定的定值電阻中選用R1=1kΩ與電壓表串聯(lián)，完成改裝。（2）因電壓表內(nèi)阻已知，且