03 小灯泡和电阻丝

1、实验：描绘小灯泡伏安特性曲线及测金属丝的电阻率高考题精解分析：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验高频考点：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验 （动态发布：2011福建理综卷21题（2）、2010浙江理综第21题、2010安徽理综第21题）命题规律：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验是高考考查的重点和热点，考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的试题综合性强、难度中等。【命题分析】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路。高考考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验难度中等。例1

2、（2011福建理综卷21题（2）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_档进行测量。（填选项前的字母）A.直流电压10V B.直流电流5mA C.欧姆100 D.欧姆1该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围020,额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20k），为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。.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”）.在实验过程中，已知各元器件均无故障

3、，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_。（填“不变”、“增大”或“减小”） 【解析】：由于小电珠的电阻一般不大，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至欧姆1，选项D正确。对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电珠上电压为零处，即最左端。闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是

4、滑动变阻器左端与电源没有连接好。由描绘出的小电珠的伏安特性曲线可知，小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大。【标准答案】D .左 1 5 . 增大【点评】描绘小电珠伏安特性曲线是高考命题频率很高的实验，常与电路连接、仪器选择、故障判断、图象分析等相结合，试题难度一般中等。例3（2010安徽理综第21题）太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳

5、能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知，当系列一：（基础训练）4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：小灯泡L，“3.8 V0.3 A” 电压表V，量程05 V，内阻5 k电流表A1，量程0100 mA，内阻4 电流表A2，量程0500 mA，内阻0.4 滑动变阻器R1，最大阻值10 ，额定电流1.0 A滑动变阻器R2，最大阻值5 ，额定电流0.5 A直流电源E，电动势约为6 V，内阻约为0.5 导线、电键等

6、(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_(填元件的物理符号)(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号(3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出如图1048所示的小灯泡的伏安特性曲线根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)() 9(2010年江苏省名校联考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线实验可供选择的器材有：A小灯泡 (规格为“2.5 V1.2 W”)B电流表 (量程为00.6 A，内阻为1 )C电压表 (量程为03 V，内阻未知)D滑动变阻器(010 ，

7、额定电流为1 A)E滑动变阻器(05 ，额定电流为0.5 A)F电源(E3 V，内阻不计)G定值定阻R0(阻值R06 )H开关一个和导线若干(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验电路图(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是_(填写器材前字母代号)(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：(I是的示数，U是的示数，U灯是小灯泡两端的实验际电压)请通过计算补全表格中的空格，然后在方格图中画出小灯泡的伏安特性曲线.I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.

8、301.852.503.00U灯/V(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本实验中提供的电源两端，则每个灯泡的实际功率是_W.【解析】(1)要使小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为测量更准确，应采用电流表内接法，实验电路图如下图所示(3)由第(1)问中所画电路图分析可得：U灯UIRA，则可根据表中数据求出U灯，并画出U灯I图线如图所示(4)在同一坐标系中作出2U灯IR0E的图线，根据此图线与灯泡的U灯I图线的交点可得此时灯泡的电压U灯0.6 V，电流I0.3 A所以，灯泡的实际功率为PU灯I0.18 W.【答案】(1)如图所示(2)

9、D(3)I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U灯/V0.030.050.100.200.350.600.951.452.052.5210某同学在做自来水电阻率的测定课题时，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，两电极相距L0.700 m，其间充满待测的自来水，器材如下：电压表(量程15 V，内阻约30 k)、电流表(量程300 A，内阻约50 )、滑动变阻器(100 ，1 A)、电池组(电动势E12 V，内阻r6 )、单刀单掷开关一个、导线若干表中是他测量

10、通过管中自来水柱的电流及两端电压的实验数据，实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图所示U/A1.03.05.07.09.011.0I/A2265109155190240根据以上材料请回答下面的问题：(1)玻璃管内径D的测量值为_cm；(2)根据表中数据中下图坐标中作出UI图象，根据图象求出电阻R_；(3)用直接测量值计算自来水电阻率的公式是_，测量值为_m(保留两位有效数字)；(4)请画出测量自来水电阻率的电路图答案：(1)3.0752)UI图象略，4.3104 4.9104 (3)49(3) (4)电路图如图所示解析：根据表中数据可以判断电阻阻值很大，所以采用电流表内接法

11、；滑动变阻器阻值很小，如果采用限流接法，所起的作用很小，故采用分压接法11(10分)(2008临沂模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5.实验室备有下列实验器材A电压表V1(量程3V，内阻约为15k) B电压表V2(量程15V，内阻约为75k)C电流表A1(量程3A，内阻约为0.2) D电流表A2(量程600mA，内阻约为1)E滑动变阻器R1(0100，0.3A) F滑动变阻器R2(02000，0.1A)G电池E(电动势为3V，内阻约为0.3) H开关S，导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有_(2)为减小实验误差，应选用下图中_(填“甲”

12、或“乙”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm，两电表的示数分别如图所示，则电阻值为_，电阻率为_【答案】(1)ADEGH(2)乙实物连接如图(3)2.41.27106m12(2009皖南八校联考)从下列器材中选出适当的器材，设计一测量金属丝的电阻率的电路要求操作简便，又尽可能有较高的测量精度，并能得到多组数据金属丝L(已知其长度为L0，直径为D，电阻小于50)；电流表A1(量程为10mA，内阻r140)；电流表A2(量程为500A，内阻r2750)；电压表V(量程为10V，内阻为1

13、0k)；保护电阻R1(阻值为100)；滑动变阻器R2(总阻值约为20)；电池E(电动势为1.5V，内阻很小)；开关S及导线若干(1)在虚线框中画出电路图，并标明所用器材的代号 (2)若选出测量数据中的一组数据计算电阻率，则表达式_.答案(1)如图所示 (2)(式中I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)13在测定金属丝的电阻率的实验中：(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，该金属丝的直径为_mm.(2)已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有_(只填序号)A量程是0.6A，内阻是0.5的电流表B量程是3A，内阻是0.1的电流表C量程是3V，内

14、阻是6k的电压表D量程是15V，内阻是30k的电压表E阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器F阻值为020，额定电流为2A的滑动变阻器G蓄电池6VH开关一个，导线若干(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路答案(1)0.350(2)A、C、F、G、H(3)画电路时，还要确定内外接法：因RV/Rx6000/10600Rx/RA20，所以应选电流表外接法如图所示解析(1)0.350；(2)显然G、H是唯一的必选器材选电流表：估算的最大电流Imax0.6A，选A；选电压表：D项电压表量程过大，由6V/15V1/2.5知，电压表指针偏转范围01/2.5，不足1/3，误差较大，C项电压表虽量程小些

15、，但我们可通过变阻器调控，使总电流在0.3A以下，这时A项电流表指针可接近半偏，可见应选C.选滑动变阻器：由上述所选电压表要求，滑动变阻器必须采用分压电路，应选F项变阻器，显然，01000的变阻器阻值太大，变化不明显，也不易操作，既可能烧坏电表，也会损坏本身14(2009成都模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用毫米刻度尺测出被测金属丝的长度l.用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx.(1)请写出测金属丝电阻率的表达式：_(用上述测量量的字母表示)(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，毫米刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为l_cm

16、，金属丝直径的测量值为d_mm.(3)如图，要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几千欧，电流表内阻约1，若用图(甲)电路，Rx的测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)，若Rx的阻值约为10，应采用_(选“甲”或“乙”)图的电路，误差会比较小答案(1)(2)36.52(36.5136.53均对)0798(0.7960.799均对)(3)偏小甲15在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验电压表量程3 V内阻约为900 电压表量程10 V内阻约为3 k电流表量程60 mA内阻约为5 电源E1电动势1.5 V内阻约为0.2 电源E2电动势4.5 V

17、内阻约为0.4 滑动变阻器(最大阻值为10 )、粗细均匀的同种电阻丝、开关、导线和刻度尺其主要实验步骤如下：A选取图中器材，按示意图连接电路B用伏安法测定电阻丝的阻值RC用刻度尺测出电阻丝的长度L D依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C E处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝阻值与长度的关系L(m)0.995 60.804 90.598 10.402 10.195 8R()104.885.365.246.627.1为使实验尽可能准确，请你对上述步骤中画线处加以改进()_，()_ _解析：电压表量程为3 V，故电源应为E2；随着电阻丝长度的变化，其阻值逐渐减小，因此用伏安

18、法测其阻值时应先用内接法，后应改为外接法答案：()电源改选E2()判断电流表的内外接法，作出相应调整系列二：新题型1某同学测绘标有“3V、1.5W”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压从0连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A电流表：量程00.6A，内阻约为1 B电流表：量程03A，内阻约为2C电压表：量程03V，内阻约为2k D电压表：量程015V，内阻约为4.5kE滑动变阻器：阻值范围010，额定电流2AF电池组：电动势6V，内阻约为1(1)选用的电流表代号为_；电压表代号为_(2)用笔画线当导线，将图中的实物连成所需电路答案(1)AC(2

19、)见解析图解析(1)根据小电珠的额定电压和额定功率可得小电珠的额定电流为0.5A，故电流表选A.灯泡两端的电压最大为3V，故电压表选C.(2)小电珠的电阻较小，故采用电流表外接法，题目要求小电珠两端的电压从0连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法，实物图如图所示2现有电源、滑动变阻器、电流表、电压表和一个额定电压小于电源电动势的小灯泡，要测量小灯泡的功率随电压变化的情况(1)画出所用电路的原理图；(2)把测得各组P、U值画在PU2图中，各点组成的图线应大致是什么样子？答案(1)如下图(a)所示(2)如下图(b)所示解析(1)为了使测量结果更准确，一方面考虑一般电流表内阻和小灯泡电阻比较接近故应选

20、用电流表外接法，另一方面应使电压的变化范围尽可能大，故选用变阻器的分压接法(2)据功率的计算公式PUI，再根据欧姆定律I，故P.随所加电压的增加，小灯泡发热，温度升高，电阻随温度升高而增大，故所得PU2图线的斜率k应随R增大而减小3(2010宜昌调研)为了精确测量某待测电阻Rx的阻值(约为30)有以下一些器材可供选择电流表：A1(量程050mA，内阻约12) A2(量程03A，内阻约0.12)电压表：V1(量程03V，内阻很大) V2(量程015V，内阻很大)电源：E(电动势约为3V，内阻约为0.2) 定值电阻：R(30，允许最大电流1.0A)滑动变阻器：R1(010，允许最大电流2.0A)

21、滑动变阻器：R2(01k，允许最大电流0.5A)单刀单掷开关S一个，导线若干(1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_(填字母代号) (2)请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图(要求测量值的范围尽可能大一些，所用器材用对应的符号标出)(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx_.3【解析】(1)A1V1R1利用伏安法测电阻，因电源电压约为3V，电压表应选用V1，最大电流约为100mA，若选择A2则量程过大，误差增大，所以选择A1，为了使电压值在更大范围内变化，电路应采用分压式接法，滑动变阻器选择R1.(2)实验电路图如图所示因Rx较小，故用R

22、为保护电阻，又因Rx远远小于电压表内阻，测量电路应用电流表外接法，滑动变阻器接为分压式(3)R根据电路图有：RxR，解之得RxR.系列三：高考真题回放1(2010课标全国)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成右图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大RL的测量结果如下表所示.温度t()30.040.050.060.070.080.

23、090.0RL阻值()54.351.548.344.741.437.934.7回答下列问题： (1)根据上图所示的电路，在下图所示的实物图上连线(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RLt关系图线(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图甲、图乙所示电流表的读数为_，电压表的读数为_，此时等效电阻RL的阻值为_，热敏电阻所处环境的温度约为_答案：(1)、(2)见解析(3)115.0 mA5.00 V43.5 64.0 解析：(1)根据电路图连接电路，如图所示(2)根据数据描出点，拟合成直线，如图所示(3)I150 mA115.0 mA，U6 V5.00 V，R 43.

24、5 ，对照图找出相应的温度为64.0 .2(2009年高考浙江理综)(1)如下图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接(2)某同学从标称为“220 V25 W”、“220 V300 W”、“220 V500 W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示该灯泡的阻值是_ ，标称的额定功率为_ W.【解析】由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25 W.【答案】(1)连线如图(2)160253(10分)(2009高考江苏卷)有一根圆台状匀质合金棒如图甲所

25、示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度L和两底面直径d、D有关他进行了如下实验：(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L_cm.(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几个欧姆图中有一处连接不当的导线是_(用标注在导线旁的数字表示)(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R6.72.根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd13.3、RD3.38.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R_

26、.(用、L、d、D表示)【解析】本题主要考查游标卡尺的使用、电路图的连接、测电阻，意在考查考生对基本仪器、基本电路的掌握情况，同时考查了探究电阻与各物理量的关系游标卡尺的读数为9.940cm，电压表应测金属棒两端电压，导线连接出现错误，根据公式可得电阻值【答案】(1)9.940(2)(3)4(10分)在“测定金属的电阻率”的实验中，如提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1mm，长度约为80cm，阻值约为3.使用的电压表有3V(内阻约为3k)和15V(内阻约15k)两个量程，电流表有0.6A(内阻约为0.1)和3A(内阻约为0.02)两个量程供限流用的滑动变阻器有A：010；

27、B：0100；C：01500三种可供选择的实验电器有如图甲、乙两种用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则(1)螺旋测微器的示数是_mm.(2)为减小电阻的测量误差，应选用图中的_图所示的电路(3)为了测量便于调节，应选用编号为_的滑动变阻器(4)电压表的量程应选用_V. (5)电流表的量程应选用_A.【答案】(1)0.806(0.8040.808均可) (2)乙(3)A(4)3(5)0.65(10分)(2007高考重庆理综)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：(1)若电压表

28、的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为_；(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为_；(3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为_【解析】本题考查的是实物图连接的串并联关系，应先由实物图画出电路图，两图相互结合找到断路的导线(1)电压表有示数，电流表无示数，一定是灯泡两端附近导线断路若c线断，两表都无示数，h线断，电流表有示数，电压表无示数，d线断，则符合题意(2)电压表无示数，电流表有示数，一定是电压表两端附近导线断路，d线断，电压表有示数，电流表无示数，h线断，则电流表有示数，电压表

29、无示数(3)调节滑动变阻器，电压表、电流表示数变但不能为零，一定是滑动变阻器由分压式接法变为限流式接法，只能是g导线断开 【答案】(1)d(2)h(3)g6(10分)(2008高考重庆卷)某研究性学习小组设计了如图甲所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系图甲中E为直流电源，K为开关，K1单刀双掷开关，V为电压表，A为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱实验时，闭合K之前应将R的滑片P置于_(填“C”或“D”)端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，K1应置于位置_(填“1”或“2”)在一定条件下，用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化)实验中Rx的通电面积为20cm2，长度为20cm，用内接法测得Rx的阻值是3500，则其电阻率为_m，由图乙中对应曲线_(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为_%(结果保留2位有效数字)【解析】滑动变阻器是分压作用，为保护仪表，开始滑片P置于D端，电流表外接法测Rx阻值时，K1应置于1位置由Rx得，m35m因为Rx3500，根据常识知，这一阻值远大于电流表内阻，而与电压表内阻较接近，所以选用电