专题37+描绘小电珠的伏安特性曲线测-高考物理一轮复习讲练测+版含解析

1、第37讲描绘小电珠的伏安特性曲线一一测班级姓名学号分数【满分：110分时间：90分钟】1.（9分）现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个元件R0进行测试，实验中可供选择的仪器为：A.电压表V（03V,内阻30kf1）B.电流表Ai（00.6A,内阻约传）C.电流表A（030mA,内阻约2陋）D.滑动变阻器Ri（1000口，1A）E.滑动变阻器R（100），5A）F.电池（3V,内阻不计）G.开关、导线若干测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:（1）实验中电流表应选择;滑动变

2、阻器应选择（填字母序号）I/mA0.402.04.58.012.518.025.0U/V0.400.801.201.602.002.402.80（2）请在方框（a）中画出实验电路图。(3)（3）根据表中数据，判断元件R可能是由材料制成的（填“金属”或“半导体”）（4）请根据表中数据在（b）图中作出I-U图线。（C）rmr用3ir(b)(5)把元件R接入如图(c)所示的电路中，电源(3V,内阻不计)，闭合开关后，电流表读数为20.0mA,则此时定值电阻R的电功率W(保留两位有效数字)©-aG>凡,Ik-(3)半导体；E(2)(5) 0.0080W0.012W【解析】【详解】（1）

3、因电源电压为3Vn故电压表应选择A.由表中额据可知，电流最大值为25mAi故电流表应选择C$由表中数据可知，电压及电流变化范围极大.故应选用分压接法.故滑动变阻器选择小电阻E©（2）由以上可知滑动变阻器采用分压接法；同时因待测电阻阻值率交小$故应采用电流表外接法，原理图如图所示：L/L（3）随着电流增大，即元件R0的发热功率越大，对应电压与电流的比值越小，即电阻值越小，所以元件R0可能是由上述半导体材料制成的。（5）由表中数据可知，当电流为20mA时，U0=2.6V定值电阻两端的电压为：UR=U-10=3-2.6=0.4V,定值电3阻消耗的功率为：P=URI=0.4X20X10=0.

4、0080W。2. （9分）某研究小组想用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。A.电压表V（量程6V、内阻约5000Q）B.电压表V2（量程3V、内阻约3000Q）C.电流表A（量程3A、内阻约0.5Q）D.滑动变阻器R（最大阻值10Q额定电流4A）E.小灯泡（2A、5W）F.电池组（电动势E、内阻r）G.开关一只，导线若干实验电路如甲图所示时，调节滑动变阻器的阻值，经多次测量，得到多组对应的电流表、电压表示数，并在U-I坐标系中描绘出两条图线，如乙图所示，则乙(1)电池组的电动势E=V,内阻r=.(结果保留两位有效数字)(2)在U-I坐

5、标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Q.(3)将三个这样的灯泡并联后再接到该电上，则每个灯泡的实际功率为W.【答案】4.5;匚也;1.2;【解析】(D电源的U-I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势Ei.5V,电源内阻(2)由图Z所示图象可知，两图象的交点坐标-即灯泡电压%=2,5匕此时电路电流X2.0A,根据闭合电路的欧姆定律得：E=不+%+/A漕，即4.5=2.0X1+25+2.0*A那，解得凡用二。口，(3)设流过每个灯泡的电流为I,三个灯泡并联接在电源上，在闭合电路中，路端电压：U=E_3,r=4H-1x=4W-田，即U=4一5-3,，在图乙所示坐标系中作出

6、图象如图所示：I/A由图示图象可知，灯泡两端电压为1V,流过灯泡的电流为1.2A,灯泡实际功：P=U=xL2=12W【点睛】电源的U-I图象与纵轴的交点示数是电源的电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻.由图象求出两图线的交点对应的电压与电流，然后根据闭合电路中内外电压的关系及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；由图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡实际功率.3. (9分)某同学想要描绘标有“2.5V,0.3A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到额定值，且尽量减小实验误差，可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：A.电压表V,量程03V,

7、内阻约5kQB. 电流表Ai,量程0300mA内阻约0.25QC. 电流表A2,量程0100mA内阻约5aD.滑动变阻器R,最大阻值10Q,额定电流2.0AE.滑动变阻器Ra,最大阻值100Q,额定电流1.0AF.直流电源E,电动势约3V,内阻2a上述器材中，电流表应选,滑动变阻器应选（填写所选器材前的字母代号）图I请将虚线框内图1所示的实验电路图补画完整，并在图2中进行实物连线。如图3是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线可以得出小灯泡灯丝的电阻率随温度变化的特点是。在实验中，当小灯泡两端加2.5V的电压时，此时小灯泡的电阻为Q（保留两位有效数字）在滑动变阻器滑动过程中，若用P、I

8、、U、R分别表示小灯泡的功率、通过的电流、两端的电压和电阻，则下列图像可能正确的是【答案】BD（如图所示）随着温度【解析】小灯泡额定电流为0.3A,故电流表选Ai。根据题意，要求小灯泡两端电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，应选用总阻值较小的R;滑动变阻器采用分压式接法，同时灯泡的电阻较小，为了减小误差，故只能采用电流表外接法，如图所从绘制出的伏安特性曲线的弯曲情况可以看出，随着温度的升高，小灯泡灯丝的电阻率增大*当小灯泡电压为23V时，从图中读出此时激I小灯泡的电流为03A,故R=与43Q由公式产=工和尸=必工可知，图A和图C的描述均正确：图B中斜率代表电流，与实际情况不符;图D申

9、P和R关系不明，故错误.【点睛】首先要明白实验原理，根据给定的仪表进行选择；然后要判断实验电路的接法，知道本实验是采用电流表外接法，和滑动变阻器的分压式解法，连接电路并绘制电路图；根据图象切线斜率的物理意义，可以判断电阻率的变化；伏安特性曲线中的U和I一一对应，可以求出任一电压对应下的电阻值;只有电流从标有“十”号的端流入，从标有“一”号的一端流出时，它才能发光，这时可将它视为一个纯的升高，小灯泡灯丝的电阻率增大8.3AC4.（9分）发光二极管是很多用电器的指示灯的电子元件，在电路中的符号:电阻。现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示。n的定值电阻。己知该型号的发光二极管的

10、正常工作电压为2,0/。若用电动势为61/,内阻可以忽略不计的直流电源供电,为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间串联一只阻值为已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为56m/l，请用实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致。可选用的器材有:待测发光二极管直流电源E（电动势4,5V内阻可以忽略不计）滑动变阻器R（最大阻值为2tm）电压表0（量程内阻约50屿）电压表叱（量程5V,内阻约电流表41（量程ioom/1,内阻约son）电流表/（量程6。皿1,内阻约100。）电键S、导线若寸为准确、方便地进行检测，电压表应选用电流表应选用。（填字母符号）画出利用中器材设计的实验电路

11、图Ow60200nV2A2如图所示:【解析】发光二极管的正常工作电压为ZQV.则此时的电流为QSA,则串联的定值电阻尺叶田=2。*,因为发光二极管允许通过的最大电流为梵mA,所以电流表选择出误差串交小，根据圄1知，二极管两端的电压在最大电流时，电压小于4V,所以电压表选择的误差较小.,因为电压和电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法5二根管的电阻大约为六门;18%远小于.电压表的内阻，属于小电阻，所以电流表采用外接法.电路图如图所示.5.（9分）由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有：A.

12、待测电阻器R（2.5V,1.2W）B.电流表A（00.6A,内阻为1Q）C.电压表V（03V,内阻未知）D.滑动变阻器（010,额定电流1A）E.电源（E=3V,内阻r=1Q）F.定值电阻K（阻值5Q）G.开关一个和导线若干（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在方框内画出实验电路图（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00Ur/V0.200.350.901.452.05其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR

13、是电阻器两端的实际电压。请通过计算先补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线R二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则（3）该同学将本实验中的电阻器R以及给定的定值电阻电阻器的实际功率是W。（结果保留2位小数）0.100.602.520.32【解析】（1）要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，该同学采用电流表内接法,电路如图实甲所示.Ur/V0.100.200.350.600.901.452.052.52（2）电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压:U=U-Ir,数据如下表.电阻器的伏安特性曲线如图乙所示.<3）由Ur+I（HRo）=E作出

14、UI图象如图乙中直线所示，由此图象与电阻器UI图线的交点可得此时电阻器的电压UlO夕V,电流W）35A,电阻器的实际功率为P=5血32W.点睛：本题考查了实验电路的设计，设计实验电路是实验常考问题，设计实验电路的关键是根据题目要求确定滑动变阻器采用分压接法还是采用限流接法，掌握图象法求解电阻器的实际功率.6. （9分）在“描绘标有9V,5W小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求尽可能准确的描绘图像，实验室提供了下列器材电流表/（量程100mA,内阻约为1）电流表/（量程0.6A,内阻约为0.3Q）电压表乙（量程3.0V,内阻约为3kQ）电压表乙（量程15.0V,内阻约为10kQ）滑动变阻器之（最大

15、阻值为5Q）滑动变阻器电（最大阻值为500Q）电源耳（电动势5V,内阻忽略）电源岛（电动势15V,内阻忽略）电键、导线若1（1）为了提高测量准确度和有效性，应选择的器材为下列的哪组（）A.B.C.A.安培表采用了外接法B.滑动变阻器采用了分压接法C.电键闭合D.滑动变阻器滑片位置在中间（4）某同学用正确的方法分别测得两只灯泡和&的伏安特性曲线如图丙中I和n所示。然后又将灯泡Z、（2）下列给出的测量电路图（甲）中，最合理的是（C.D.B.A.（3）某同学已连接好的电路如图乙，其中的不当之处有（）%分别与电池组连成如图丁所示电路。测得通过,1和的电流分别为0.30A和0.60A,则电池组的

16、电动势为V,内阻为Q（保留两位有效数字）“匚V【解析】(1)因灯泡的额定电压为9V?故电压表应,电源选入宁额定电流为056A,故电流表应选滑动变阻器采用分压式接法，应该选择最大阻值较小的，有利于数据的测量.故选片，同时选择导故需要的器材为®，故选A;(2)要求测量从QV到9.QV的电压下通过小灯泡的电流，所以应采用分压式接法.由于灯泡电阻更接近电流表内阻，所以采用电流表外接法.故选B.(3)其中两个不当之处是电键闭合，连接电路时开关应该处于打开状态，滑动变阻器滑片位置在中间,滑动变阻器滑片应该位于左即不当之处选CDo(4)描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电

17、流，本实骗中用两个|以1泡来改娈外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图象.为描绘准确可以先进行理论计算，苜先查出两坐标为(0.30A?8.8V)和(0.60A,60V),则内咀为丁二色克二虫34电源电动势为E=8.4+030X9.3=12V.【点睛】电学实验中要注意仪表的选择方法、实物图的连接、电路的接法等，要多练习从而找出相应的规律；明确分压接法使用的条件，并能根据电流表及电压表的内阻确定电流表的内外接法；测小灯泡的伏安特性曲线采用的均为分压外接法.7. (9分)在描绘标有“4V,2W的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：电流表A:

18、量程3.0A,内阻约为0.1;电流表A2：量程0.6A,内阻约为0.2;电压表V:量程1.0V,内阻Rv=3.0kQ;定值电阻R:阻值12a;定值电阻Ri：阻值2.0kQ;定值电阻的：阻值12.0kQ滑动变阻器R:阻值范围010Q,;学生电源E:电动势6.0V,内阻不计;开关S及导线若干.（1）在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号（2）小明同学按照（1）中设计的电路进行实验，检查实验电路连接是否正确，然后闭合开关，左右调节滑动变阻器滑片，发电电流表和电压表指针始终不发生偏转，在不断开电路的情况下，为检查电路故障，使用多用电表（选填“欧姆X10”、“直流电压10V'或&quo

19、t;直流电流2.5mA'）档，将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表“+”、”连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是。（3）该同学排除故障后进行实验，调节滑动变阻器，得到电压表的读数U和电流表读数I,并在坐标纸上画出I-U图线如图所示，现用电源E串联定值电阻R0对该小灯泡供电，则该小灯泡消耗的功率为W（结果保留两位有效数字）。L-®ERsIl-【答案】（1）如图所示（2）直流电压10V;电流表断路；（3）0.48WR=12.0kQ的电阻串联，相当（0.46W0.50W）【解析】（1）电流表选择A2;所给的电压表的量程过小，可用其与

20、定值电阻于一个量程为5V的电压表；小灯泡的内阻,电压表（包括R2）的电阻远大于R,可采用安培表外接；滑动变阻器用分压式，则电路如图;（2）为了保护电表，万用表应该选择直流电压10V进行检测f将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表十二“-TS接柱接触，再次左右调节滑动变阻器滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是电流表断路；（3）因电压表的读数只是灯泡两端电压的!则此】-U图线为灯泡的1-软灯图像宁将电源电动势E=6V与定值电阻&（阻值12Q）串联对可勿泡供电,则灯泡两端电压：U=E-K即U312L则扣产12241;将此匕：.“莪.殳：U:,“:E:“11":?-j&

21、amp;-rr,!1II'i1”Hmr:="uiHf:£患钝.靠R=n:2lssIHHLt=mKlnK="r:“:u函数关系画在灯泡的U-I线上如图;由图可知两图像的交点：I=0.40A;55产0.23V,则P=IU次产0.46W点睛：通过本题应明确：根据待测电阻的额定电流和额定电压来选择电流表与电压表的量程；当电路要求电流从零调时，变阻器应采用分压式接法，应选择全电阻小的变阻器以方便调节；最后一问中必须要明确电压表读数与灯泡两端电压的关系；8. （9分）要测绘一个标有“6V2.5W小灯泡的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：A.直

22、流电源（6V,内阻未知）B.电流表G（满偏电流3mA内阻Rg=10Q）C.电流表A（0-0.6A,内阻未知）D.滑动变阻器R（0-20Q,5AE.滑动变阻器R'0-200Q,1A)F.定值电阻Ro(阻值1990Q)G.开关与导线若干(1)由于所给实验器材缺少电压表，某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端电压，再用电流表A测出通过小灯泡的电流，从而画出小灯泡的伏安特性曲线.该方案实际上不可行，其最主要的原因(2)为完成本实验，滑动变阻器应选择(填器材前的序号)(3)请完成本实验的实物电路图(图1)的连线.(4)如图2所示为该种灯泡的U-I图象，现将两个这种小灯泡Li、L2与一个

23、阻值为5的定值电阻R连成如图3所示电路，电源的电动势为E=6V,电键S闭合后，小灯泡Li与定值电阻R的电动势均为P,则P=W电源白内阻r=Q.【答案】电流表G分压较小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大D2.02.5【解析】(1)电流表G测量电压范围太小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大;(2)本实验只能采用分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的D;(3)由于满足灯泡电阻更接近电流表内阻，所以电流表应用外接法，由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量，所以变阻器应采用分压式，如图所示:（4）由图3所示电路图可知，小灯泡L占定值电阻R并眯它们两端电压相等后们的电功率均为P,由F=U1

24、可知，通过它们的电流相等，它们的电阻相等，即此时灯泡电阻为犯由图2所示图象可知，灯泡两端电压为IV时通过灯泡的电,流为0.2A,此时灯泡电咀为5。，则功率F=U/=1X0.2=0.2W$由电路图可知，k串联在干路中，通过U的电流为，=朋2+0.2=0.4A,由图3所示图象可知，电流0.4A所对应的电压为4V,由闭合电路欧姆定律可知，电源内阻为：,二置=2.5修.【点评】本题考查了连接实物电路图、实验器材的选择、求功率；第（4）小题是本题的难点，分析清楚电路结构、根据电路结构及串联电路特点求出灯泡两端电压，由图象求出通过灯泡的电流是正确解题的关键.9. （9分）为了测绘标有“2.5V、0.3A”

25、小电珠的伏安特性曲线，并要求小电珠的电压从零逐渐调到2.5V。除小电珠外，实验室还提供了以下器材：A.电压表V（量程3V,内阻约为3KQ;量程15V,内阻约为15KQ）B.电流表A（量程0.6A,内阻为0.9Q;量程3A,内阻为0.2）C.滑动变阻器R（阻值020a,额定电流1.0A）D.电源（两节新的干电池）E.开关S、导线若干。（1）请将下列实物电路图中的器材连接成符合实验要求的电路;（2）实验得出的I-U图像如上右图所示，由该I-U图像可知，小电珠灯丝的电阻率随电压的升局而。（选填：“增大”、“不变”、“减小”）【答案】见解析；增大；【解析】。）小电珠正常发光时的电阻约为&3Q,

26、为小电阻，所以电流表用外接法。要求小电球的电压从零逐渐调到25V,所以滑动变阻器选择分压式接法，两节新干电池的电动势为3V,所以电压表应该选择3V的量程.如下图二R=pL可知小电珠的电阻率随电压的SA.直流电源3V（内阻不计）B.直流电流表0300mA（内阻约为5Q）C.直流电流表03A（内阻约为0.1Q）D.直流电压表03V（内阻约为30kQ）E.滑动变阻器100Q,0.5AF.滑动变阻器10Q,2AG.导线和开关（1）实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用;（须填写仪器前的字母）（2）在图甲的虚线框中画出正确的实验电路图（虚线框中已将部分电路画出，请补齐电路的其（2）由IU图像可知，小电珠的

27、电阻随电压的升高而增大，由公式升高而增大。点晴：解决本题的关键知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，知道电流表内外接的区别，以及知道误差的来源。2.5V,额定功率为0.5W,此外10. （9分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为还有以下器材可供选择:他部分）；(3)根据实验数据，画出的小灯泡I-U图线如图乙所示。由此可知，当电压为0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是；若用电动势为2.0V,内阻为10a的电池直接给该小灯泡供电，则小灯泡耗电功率为W.(本小题两空均保留2位有效数字)【答案】BF如图5.00.094【解析】小灯泡的规格为颖定电压为2.5%额定功率为0.5W,故

28、额定电流为1=之=0.24所以电流表选择B；由于描绘伏安特性曲线一滑动变阻器需用分压式接法，为调节的方便，选择阻值小，额定电流®大的门Q).小灯泡电阻段小，电流表用内接法？由于描绘小灯泡的伏安特性曲线，动变咀器需用分压式接法，所以电路图如图所示I(3)由曲线知，当电压为0.5V时，小灯泡的电流为0.1A,根据欧姆定律得此时电阻为5欧姆；用电动势为2.0V,内阻为10的电池直接给该小灯泡供电，根据闭合电路欧姆定律则有1'=20-10，然后作出I-U图像I/A图像中交点二0一7卬/二。一12“小灯泡耗电功率为P=Ul=0.75X0.125IV=0.094IT11. （10分）在“

29、描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中：已知，所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零。（1）在图甲中用笔画线将缺少的两条导线连上；（2）某同学绘出电源及小电珠的U-I图线，如图乙所示。小电珠的电阻随温度的上升而（填“增大”或“减小”）；（3）将与（2）中相同的两个小电珠并联后接到（2）中电源上，每一只小电珠的实际电功率是W（保留一位有小数）【答案】增大1.0【解析】（1）小灯泡的内阻较小，故电流表选用外接法，误差较小；滑动变阻器采用分压接法时，电压表与电流表都能从零开始连续变化,故完整电路图如图所示：(3)由图象可知的，电流为1.0A时(2)灯泡温度升高，灯泡电压与电流的比值增大，即灯泡电阻增大

30、;灯泡两端电压UL=1.0V,则每一只小电珠的实际电功率是P=ULI=1.0M1.0=1.0W.2V0.6W”的小灯泡、导线12. (10分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有和开关外，还有。A.电源(电动势约为3V,内阻可不计)B.电流表(量程03A,内阻约为(0.1Q)C电流表量程0300mA内阻约为2Q)D.电压表量程015V,内阻约为20k)E.电压表量程02.5V,内阻约为5kQ)F.滑动变阻器(最大阻值5Q,允许通过的最大电流为2A)G.滑动变阻器最大阻值1kQ,允许通过的最大电流为0.5A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据(1)实验中电流表应选用,电压表应选用,滑动变阻器应选用;(均用序号字母表示)(2)请在图甲所示的虚线框内补画出满足实验要求的电路图：。(3)图乙为通过实验描绘小灯泡的U-I图象，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4a的定值电阻R串联，接在内阻为1、电动势为3V的电源两端，如图丙所示，则通过每盏小灯泡的电流强度约为A.此时每盏小灯泡的电功率约为W.【答案】(1)C;.E;F(2)如图所示;【解析】(1)灯泡的额定电流I二P/gO.6/2=0.3%故电流表应选择仃灯泡的额定电压为27,因此电压表选择大于等于行的即可，故选Ej因本实