2020年高考名校物理模拟试题分项解析热点39描绘小灯泡的伏安特性曲线(解析版)

1、热点39描绘小灯泡的伏安特性曲线高考真题L （额定电压3.8V,额1.（2017全国理综I卷 23谋同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡定电流0.32A）:电压表V （量程3V,内阻3k ）;电流表A （量程0.5A,内阻0.5 ）;固定电阻R0 （阻值1000 ）;滑动变阻器 R （阻值09.0 ）;电源E （电动势5V,内阻不计）；开关 S;导线若干。（1） 实验要求能够实现在 03V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） 实验测得小灯泡伏安特性曲线如图（ a）所示。20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

2、丝的电阻率 （填增大“不变“或减小”）。（3） 用另一电源E。（电动势4V,内阻1.00 ）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，小灯泡的最小功率为 W,最大功率为 W.（结果均保留两位小数）【参考答案】（1）电路如图。（4分）E ,（2）增大（1分） 增大（1分）（3） 0.39W, （ 2分）1.17W （2分）【命题意图】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。【解题思路】（1）实现在03V

3、的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要设计成滑动变阻器分压接法。由于小灯泡正常发光时电阻约为10Q,所以需要设计成电流表外接，实验电路原理图如图所示。（2）由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大。根据电阻定律，灯丝的电阻率增大。（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大为9a时，把滑动变阻器看作等效电源的内阻一部分，在图（a）中画出等效电源 E （电动势4V,内阻1.000+90=10Q的伏安特性曲线，如图中曲线 I所示，与小灯泡伏 安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的最小功率，最小功率为Pmin=UI=2.25 X 0.175=0.39W当滑动变阻器接

4、入电路中的电阻为零时，在图（a）中画出电源E0 （电动势4V,内阻1.00 ）的伏安特性该点纵横坐标值的乘积等于小【图象巧解】小灯泡的电阻随温度的升高而增大，要计算其实际电功率和工作电阻，需要利用图象求解。在灯泡（或热敏电阻等）伏安特性曲线（或相应图象）上画出表示电源或等效电源）特性的图象，两图象 的交点即为工作点，根据交点对应的纵横坐标值得出灯泡（或热敏电阻等）两端的电压和通过的电流，利用P=UI得出实际消耗的电功率，利用欧姆定律R=U/I计算工作电阻。最新模拟题1. (2020广东摸底考试)某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有最大电流不超过6?最大电压不超过7?,

5、同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图所示，图中定值电阻？?= 1?用于限流；电流表量程为10?内阻约为5?;电压表(未画出) 量程为10?,内阻约为10?电源电动势？妁12?,内阻不计。(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：?阻值0200?,额定电流0.3?阻值020?,额定电流0.5?应选的滑动变阻器是 (选填？?1或？)。正确接线后，测得数据如表：次数12345678910?/?0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40?/?0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50(2)由以上

6、数据分析可知，电压表应并联在？?与 (选填？或？)之间。(3)在图中将电路图补充完整。(4)从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是： 。【参考答案】(1) ? (2) ?(3)电路图如图所示：(4)当元件两端的电压小于 6?寸，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6?寸，随着电压的升高电阻逐渐变小。【名师解析】(1)根据滑动变阻器的额定电压分析答题；滑动变阻器？晒端所能加的最大电压为0.3 X200?= 60?> 12?,滑动变阻器？晒端所能加的最大电压为0.5 X20?= 10?< 12?,为保证安全，滑动变阻器应选？(2)根据待测元件电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，

7、然后答题；由表中实验数据可知，电学元件电阻最小测量值约为：？?=焉47?= 1163.6?,电流表内阻约为5?,电压0.0055表内阻约为10?相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法， 因此电压表应并联在？?与 ?龙间。（3）根据表格数据确定滑动变阻器的接法即可完善电路图；描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由（2）可知，电流表采用内接法，实验电路图如图所示：（4）根据表中实验数据应用欧姆定律分析答题。由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于6?寸，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6?寸，随着

8、电压的升高电流迅速增大，电压与电流的比值减小，电阻变小。2. （2020南京学情调研）在 描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，除小灯泡 3?1.5?'外，有如下器材:?直流电源3?（内阻不计）?直流电流表 0- 0.6?- 3?（内阻约为 0.1?, 0.025?）?直流电压表0- 3?- 15?（内阻约为3? 15?.滑动变阻器（10?、2?）?开关、导线若干（2）实验中有一组数据的电表示数如图乙所示，电压表的读数为?电流表的读数为?（3）如图丙所示，在实验中某同学已经接好了部分导线，且滑动变阻器的滑动头已经放置在合理位置了，请你用笔画线代表导线，将图中的器材连成实验电路。（4）如图丁

9、所示为某位同学根据正确的实验电路图所测量的几组数据画出的？ ？图象，分析曲线可知小灯泡的电阻值随？变大而 （选填 变大"、变小"或 不变”）。【参考答案】（1） ? （2） 1.20; 0.34; （3）实物电路图如图所示；（4）变大。【名师解析】（1）根据实验目的与题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路图。描绘灯泡的伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由于电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，因此应选择图？所示电路图。（2）根据题意确定电表的量程与分度值，然后根据指针位置读出其示数。灯泡额定电压为3?,电压表选择3?喔程，由

10、图示电压表可知，其分度值为0.1?示数为1.20?；灯泡额定电流：？?= ?= 1兽=0.5?电流表应选择0.6?摩程，由图示电表可知，其分度值为0.02?,示数?3?为 0.34?;（3）根据实验电路图连接实物电路图。电压表选择3?喔程，电流表选择0.6?喔程，卞据图？河示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：（4）根据图示图象应用欧姆定律分析判断灯泡电阻如何变化。由图丁所示图象可知，随 厘大？?曾大，且？内?的比值变大，即灯泡电阻变大；3. （2020河南顶级名校联考）某实验小组要描绘小灯泡 ？?（3.8?0.3?）整的伏安特性曲线，实验室除导线和开关外，还有以下器材可供选择?电源？（

11、电动势为4?内阻约为0.4?）?电压表？（量程为4?内阻约为5000?）?电流表？（量程为10?内阻为78?）?.电阻箱？（最大阻值为99.99?）?滑动变阻器？（最大阻值为10?,额定电流为1.5?(1)实验小组设计了如图甲所示的四种实验电路，其中最合理的是 (填正确答案标号)。(2)调整电阻箱的阻值为 2?,闭合开关，移动滑动变阻器滑片，记录小灯泡？两端的电压电流表的示数，以小灯泡？两端的电压为纵轴，通过小灯泡？?勺电流大小为横轴建立直角坐标系，并标注在坐标系中，得到图乙所示的数据点。当电流表的示数为5.0?时，则通过小灯泡？的电流大小为 ?此时电压表的示数为1.5?请把此数据点标在图乙坐

12、标系中并画出小灯泡？?勺伏安特性曲线(3)若将这个小灯泡？巧?= 12?硒定值电阻串联，接在图丙所示的交变电压上，则小灯泡？消耗的电功率约为?.(结果保留两位有效数字)【参考答案】(1) ? (2) 0.2;图象如图所示；(3) 0.17。【名师解析】(1)根据题意确定电流表与滑动变阻器的接法，然后选择实验电路图。电流表量程远小于灯泡额定电流，应把电阻箱与电流表并联扩大电流表量程，描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，因此应选择图？所示电路图。(2)根据图示电路图应用并联电路特点求出流过灯泡的电流，根据坐标系内描出的点作出图线。电流表内阻为78?,并联电阻箱阻

13、值为2?,通过电阻箱的电流为电流表量程的39倍，当电流表示数为5.0?时，流过电流表的电流为：(1 + 39) X 5.0 = 200?= 0.2?根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：(3)根据图示图象求出电源电压有效值，然后在灯泡？?- ?线坐标系内作出等效电源的？?- ?图象，求出灯泡的电压与电流，然后应用电功率公式求出灯泡实际功率。由图丙所示图象可知，电源电动势的有效值:电源与定值电阻2? 12?即成等效电源，在灯泡 ？?- ?象坐标系内作出电源的？?- ?象如图所示,由图示图象可知，灯泡两端电压？?= 1.0?,通过灯y的电流？o.i7?,灯泡消耗的实际功率：？?= ?1.0 X0.

14、17 = 0.17?；4. （2020浙江温州模拟） 某同学已经小灯泡的伏安特性曲线，所使用的器材有：小灯泡L （额定电压3.8V,额定电流0.32A）电压表V）（量程3V,内阻为3kQ）电流表A （量程0.6A ,内阻约0.5 Q）定值电阻（阻值为 1kQ）滑动变阻器（阻值为 010Q）电源E （电动势5V,内阻很小）开关S导线若干（1）实验要求能够实现在03.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，请将图甲电路补画完整;7/AI nsum.:=:=益««£=:（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，由图线可知，随着电流的增大小灯泡的电阻将A.逐渐增大B.逐渐

15、减小C.先增大后不变D.先减小后不变（3）若用多用电表直接测量该小灯泡的电阻，正确操作后多用电表指针如图丙所示，则小灯泡的电阻是 一。(4)用另一电源E0 (电动势为4V,内阻为10Q)和题中所给的小灯泡 L、滑动变阻器 R连接成如图所示 的电路，比荷开关，调节滑动变阻器 R的阻值。在R的变化范围内，电源的最大输出电功率为 W, 此时小灯泡的功率为 W,滑动变阻器 R接入电路的电阻为 Qo(2) A(3) 1.5(4) 0.40.28 3【命题意图】本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验及其相关知识点，考查的核心素养是实验探究与物理量测量。【实验攻略】(1)根据题述要求和实验器材设计实验电路。(

16、2)由小灯泡伏安特性曲线形状分析得出小灯泡电阻的变化。(3)先根据小灯泡铭牌判断小灯泡电阻的大致数值，明确测量小灯泡电阻所选择的欧姆档位，然后读数。(4)根据电源输出电功率最大的条件，得出电源最大输出电功率。 利用闭合电路欧姆定律得出灯泡中电流，由小灯泡伏安特性曲线得出小灯泡的电功率和电阻，最后利用R+R灯=得出动变阻器接入电路的电阻Ro【解题思路】(1)由于题述要求实现在 03.8V的范围内对小灯泡电压进行测量，必须设计成滑动变阻器分压接法。由于题给的电压表量程只有3V,因此需要串联阻值为 1kQ的定值电阻将电压表扩大到量程为4V。电路如图。(2)由于小灯泡伏安特性曲线上点的纵横坐标比值的倒

17、数等于小灯泡电阻，所以由小灯泡伏安特性曲线可知，小灯泡的电阻逐渐增大，选项A正确。(3)根据小灯泡额定电压为 3.8V、额定电流为0.32A可估算出小灯泡正常工作电阻约为125 而灯丝电阻随温度的升高而增大，所以在常温下测量小灯泡电阻一定小于12Q,因此可以断定测量小灯泡电阻时使用的欧姆档为X1 档，所以测量小灯泡电阻按照刻度盘上方的欧姆刻度读数，为 1.5 Q(4)根据电源输出电功率最大的条件，当外电路电阻等于电源内阻10时，电源输出电功率最大，最大输出电功率P=E-=0.4W。电源输出电功率最大时电路总电阻为R+r=2r,由闭合电路欧姆定律可得小灯泡中4r电流I=E/2r=0.2A ,由图

18、乙所示的小灯泡伏安特性曲线可知，I=0.2A对应的电压U灯=1.4V ,小灯泡的功率 P=U灯I=1.4 X0.2W=0.28W 小灯?电阻 R灯=U灯/I=7 0,滑动变阻器接入电路的电阻R=r-R灯=30。5.(2020湖北名师联盟质检)某同学想通过测绘小灯泡的？ ？图象来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下：待测小灯泡一只，额定电压为2.5?,电阻约为几欧；电压表一个，量程03?内阻为3?电流表一个，量程00.6?内阻为0.1?;滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。(1)请在图甲中补全实验的电路图。(2)图甲中开关？吻合之前，应把滑动变阻器的滑片置于 (选填？或？)

19、处。(3)该同学通过实验作出小灯泡的？ ？图象如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻为 ?2【参考答案】(1)如图所示i(2) B(3) 5.95【名师解析】（1）通过灯泡的电阻与电流表、电压表内阻比较，分析其是大电阻还是小电阻，确定电流表的内外接。灯泡的电阻约为几欧，远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示。（2）滑动变阻器运用分压式接法，电键闭合前，使得测量电路部分处于短路，起保护作用。图甲中开关？诩合之前，滑动变阻器的滑片应置于？瑞，使得闭合开关后，测量电路部分处于短路状态，电压表、电流表示数为0,起保护作用；（3）从伏安特性图线中找出电压为 2.5?寸的电流，根据

20、欧姆定律求出灯泡正常工作时的电阻。r"®-| I由于小灯泡的额定电压为 ？?= 2.5?由图可知，电流为 ？0.42?2 5由欧姆定律得：？?= -?= 042?= 5.95?。6. （10分）（2019江苏七市二模） 描绘某电学元件伏安特性曲线，提供实验器材如下:A.待测元件（额定电压 5V,额定功率2.5W）；B.电流表A （0.6A,内阻约0.5 9 ；C.电压表 V （3V,内阻约3k Q）;D.电阻箱R （09999 Q）;E.滑动变阻器（020Q）；F.滑动变阻器（0住口）；G.电池（6V）；H.开关，导线若干。（1）为扩大电压表量程，首先采用如图甲所示电路测定

21、电压表内阻，实验操作过程如下：I .根据图甲电路，正确操作，完成了实验电路连接。R及对应电压表n .闭合S,调节变阻器R1的滑片P至某一位置，然后调节电阻箱。读出此时电阻箱阻值示数U.保持滑片P位置不变，改变电阻箱阻值，读出多组（ U, R）数据。1m .以上为纵轴,U：R为横轴，作R图线如图乙所示。U实验中滑动变阻器 Ri应选择 （填写器材前序号）。实验过程中，电阻箱取值为R= 3200时，电压表的表头指针如图丙所示，则读数 U=V_接着,为使电压表示数增大到接近满偏，电阻箱取值范围应在2k到3kQ之间，调节电阻箱正确的操作是：保持“X 10曲旋钮不动，将“X 1羽旋钮拨到 （选填“瞰“9”

22、位置，再将“X 10瞅旋钮拨到 位置, 然后调节电阻箱阻值为适当值。图乙中，直线的纵截距为 a,斜率为k,则电压表内阻 Rv=。（2）请用笔画线代替导线，在图丁中将描绘电学元件伏安特性曲线的实物电路图连接完整。【思路分析】（1）根据实验原理分析滑动变阻器的选取；根据指针的位置可得电压表的读数；电阻箱取值范围应在2kQ到3kQ之间，由此确定旋钮的位置;根据闭合电路的欧姆定律推导 i-R关系式进行分析；（2）根据实验原理和实验目的画出实物连接图。【名师解析】（1）本实验中要保持 R1接入电路的阻值不变，无论怎样调节电阻箱R的阻值，并联部分的电压变化较小，则要求滑动变阻器的阻值应该较小，故实验中滑动

23、变阻器R1应选择E；实验过程中，电阻箱取值为R= 3200 时，电压表的表头指针如图丙所示，则根据指针的位置可得电压表的读数 U = 2.50V;为使电压表示数增大到接近满偏，电阻箱取值范围应在2k到3kQ之间，调节电阻箱正确的操作是：保持“X 10而旋钮不动,适当值即可。设并联部分的总电压为图乙中，直线的纵截距为将“X 100旋钮拨到9位置，再将“X 1000旋钮拨到2位置，然后调节电阻箱阻值为U W-IE,根据欧姆定律可得： 鼻=若，整理可得：一"，1 1 ， a,斜率为k,则三:已，嬴= %则电压表内阻E 口叼（2）要描绘某电学元件伏安特性曲线，滑动变阻器采用分压器接法，电流表

24、外接，实物电路图如图所示。【参考答案】：（1）E；2.50； 9； 2；9；（2）如图所示。k【点评】对于实验题，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题，一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展，延伸，所以一定要熟练掌握教材中的重要实验。7. （9分）（2019江西吉安模拟）某同学为测出额定电压为 12V的小灯泡伏安特性曲线，使用如下器材：直 流电源E（电动势为15V）,电压表V（量程为15V,内阻约为15k ）,电流表A（量程为100mA，内阻约为10Q）, 滑动变阻器（最大阻值为50Q）,开关，导线若干。该同学测出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。（1）在

25、实验中要尽可能提高实验精度，请在图乙中把还需要连接的导线用笔画出来。（2）由小灯泡的伏安特性曲线可求得小灯泡的额定功率为 Wo（3）若使小灯泡发光时的功率为0.9W,应调节小灯泡两端的电压为 V。（4）在乙图中，闭合开关发现灯泡不发光，用导线将电压表正极接线柱与电流表正极接线柱相连接，发现电压表有示数，则电路中的故障可能是 A.开关接触不良B.小灯泡接触不良C.电流表接触不良 D.滑动变阻器接触不良【参考答案】.如图（3分）(2) 1.14 (2 分)(3) 10 (2 分)(4) BC (2 分)【名师解析】(1)小灯泡正常工作时的电阻远小于电压表的内阻，电流表采用外接；为得到伏安特性曲线，

26、使小灯泡的电压从。开始连续变化，滑动变阻器采用分压接法。(2)由小灯泡的伏安特性曲线读出U = 12 V时，I = 95 mA,小灯泡的额定功率 P= 12VX 0.095A = 1.14 W。(3)由图可知，当电压为 10V、电流为90mA时，小灯泡的功率为 0.9W。(4)电压表有示数，说明直流电源、开关、滑动变阻器和电压表之间的电路是连通的，故障可能是小灯泡或电流表出现了断路，故选 BC。8. (2019浙江质检).(5分)要测绘一个标有 “3 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 逐渐增加到3 V。D(2)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，当小灯泡的电压为

27、 1.0 V,其电阻为 "由图可得，当电压U>1 V后，小灯泡电阻R随温度T的升高而(选填增大”或减小” J丙(3)小宇同学欲用多用电表测量如图乙所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图丙所示的(选填A、B、C、Q字母)位置。(4)经过正确操作后，电表指针指向如图丁所示，则插座的电压为 V。【参考答案】(1)D (2)10 增大(3)H(4)200.0【名师解析】(1)由于小灯泡的电压需要从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法；由于小灯泡的电阻与电流表的电阻相差不大，故采用电流表外接法，选项D正确,A、B、C错误。(2)由题图知，当小灯泡两端的电压为1.0 V时,通过小

28、灯泡白电流为 0.10 A,根据欧姆定律得，小灯泡的电阻?1 0V R=?=鼠嬴=10。由题图可知，当u>1 v时，图象是曲线 在i-u图线中各点与原点连线的斜率表小电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故随着所加电压的增大，小灯泡的温度升高，小灯泡的电阻增大。(3)插座电压大约为220 V,且是交变电流，所以多用电表选择开关应打到交流250 V,即应打到题图丙所示的H位置。(4)根据多用电表的读数规则，多用电表示数即插座电压应为200.0 V。9. (10分)(2019湖南衡阳二模) 某研究性学习小组的同学欲做描绘小电珠的伏安特性曲线 ”实验。已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为2.5V

29、、1.2W,实验使用的直流电源的电动势为3.0V,内阻忽略不计，实验可供选择的器材规格如下a.电流表Ai （量程00.6A,内阻约5Q）b.电流表A2 （量程03A,内阻约0.1 Qc.电压表 Vi （量程。3V,内阻约3k Q）d.电压表 V2 （量程。15V,内阻约2000 0）e.滑动变阻器 Ri （阻值010,额定电流1A）f.滑动变阻器 R2 （阻值05000,额定电流500mA）请回答下列问题：（1）为了完成实验且尽可能减小实验误差，电流表应选择a ,电压表应选择 c 、滑动变阻器应选择e （填写实验器材前的序号）（2）根据所选的实验器材，请设计合理的电路原理图来完成该实验（3）该研究性学习小组的同学用设计好的电路测得了该小电珠两端的电压U和通过该小电珠的电流，由欧姆定律计算得到的小电珠的电阻值小于 （选填 大于”等于 或 小于/真实值（4）该研究性学习小组