2022年物理第一轮复习题库实验七　描绘小灯泡的伏安特性曲线

实检七描绘小灯泡的伏安特性曲线

实舱基础椅理紧抓教材,落实基础

(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线

［头验目的J-(2)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律

日运高测多组小灯泡的U、/.并绘出/-U图象

验原埋L由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系

「小灯泡”3.8V,0.3A"、电压表"0-3-15V",

(实验器材)一电流表1•0~0.6~3A\滑动变阻器、学生电源、

开关、导线若干、坐标纸、铅笔

(1)连接电路

将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电

源、开关用导线连接成如左图所示电路

(实验步骤］一

(2)测量与记录

测出小灯泡在不同电压下的电流，移动滑动

变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压

值。和电流值/.并将测量数据填入自己设计

.的表格

“)在坐标纸上以u为横轴,以/为纵轴.建立坐标系

(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点

［数据处^^一

(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的

伏安特性曲线

注意事项

1.电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采

用电流表外接法。

2.滑动变阻器应采用分压式连接

本实验要作出U-I图象，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电

路必须采用分压接法。

3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a

端。加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。

误差分析

1.由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流

表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。

2.测量时读数带来误差。

3.在坐标纸上描点、作图带来误差。

唉验热点突圈:实验热点:各个击破二

热点一实验原理与实验操作

【例1】（2019•苏州市调研）为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材:

A.小灯泡（额定电压6V,额定电流600mA）

B.电流表Ai（量程0〜0.6A,内阻约为0.5。）

C.电流表A2（量程0-3A,内阻约为0.1Q）

D.电压表V（量程0〜6V,内阻约为10kQ）

E.滑动变阻器R（0〜10C,2A）

F.滑动变阻器&（0〜100。1.5A）

G.直流电源E（约6V）

H.开关、导线若干

⑴实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用（以上均填器材代

号）。

（2）请用笔画线代替导线，并将图1电路连接完整。

图1

（3）实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电

流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点如图2所示，则电路发生

的故障是

//A

解析(3)由伏安特性曲线知，电路中有电流和电压存在，说明电路是完好的，但

明显没有测出较小的电流和电压值，说明滑动变阻器连成了限流式接法，即电源

负极和滑动变阻器左下接线，柱间的电路断路。

答案(1)A!Ri(2)电路图如图所示

(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路

热点二数据处理与分析

【例2】(2019.江苏南京'盐城高三第一次模拟)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”

实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图3甲所示方式连接好电路，电路中所

有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：

图3

(1)甲学生发现电压表示数为2V,电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于导

线断路；

(2)乙学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A,小灯泡亮，这是由于

导线断路；

(3)丙学生发现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

示数都不能调为零，这是由于导线断路；

(4)电路检查完备后，用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化

关系曲线，如图乙所示。现将它与19Q的定值电阻H串联，接在电动势为8V,

内阻为1Q的电源上，则小灯泡的实际功率是Wo

解析(1)电压表示数为2V,说明连接电压表的导线正常，电流表示数为零且灯

泡不亮，说明电路断开，所以应为d导线断路。

(2)电流表有示数且小灯泡亮，说明连接灯泡和电流表、电源的导线正常，电压表

示数为零，说明电压表没有接入电路，所以应为力导线断路。

(3)发现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

都不能调为零，说明滑动变阻器为限流式接入电路，也即g导线断路。

(4)将电源和19。的电阻视为一个新电源，根据可知，(7=8-20/,将

路端电压与电流关系画入灯泡随电压变化图象中，如图所示：

两线的交点即为灯泡的工作点，由图象可知，U=2.0V,/=0.3A,所以灯泡的实

际功率/>=W=0.6Wo

答案(1)“(2)h(3)g(4)0.6(0.5〜0.7都正确)

热点三实验的改进与创新

以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘

泥教材，体现开放性、探究性等特点。

1.以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。

2.实验对象的变迁(如图4)

图4

3.数据处理方式的改进

采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理（如图5）。

图5

[例3]（2019.南京市、盐城市高三模拟）在研究金属电阻阻值与温度的关系时,

为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图6甲所示的电路。除了金属

电阻心外，还提供的实验器材有：

学生电源E,灵敏电流计G,滑动变阻器R、R3,定值电阻用、&,电阻箱Ro,

甲乙

*R./I1

3（）3540455055〃笠

丙

图6

①按照电路图连接好电路后，将R）调至适当数值，R的滑片调至最右端，A的滑

片调至最下端，闭合开关S；

②把R的滑片调至适当位置，调节Ro,并逐步减小R3的阻值，直到火3为零时,

电流计G指针不发生偏转，记录Ro的阻值和心的温度；

③多次改变温度，重复实验；

④实验完毕，整理器材。

根据上述实验回答以下问题：

⑴上述②中，电流计G指针不发生偏转时，a点电势(选填“大于"''等

于”或“小于”此点电势。

⑵某次测量时，R)的旋钮如图乙所示，则R)的读数为Qo

(3)用Ro、Ri、&表示Rr,Rx=o

(4)求出的阻值心和对应温度如下表所示：

温度t/℃35.040.045.050.055.0

阻值Rr/Q58.359.460.661.762.8

请在图丙所示的坐标纸上描绘出R.~t图线。

(5)本实验中心的作用为_________________________________________________

解析(1)上述②中，电流计G指针不发生偏转时，说明电流计中无电流，即a

点电势等于b点电势。

(2)Ro的读数为40.0Qo

(3)设上边支路的电流为/i,下边支路的电流为/2,当a点电势等于。点电势时：

I\Rx=hRo,hR\=hR2,两式相除可知:等=，,即R=等Ro。

AO1\2K2

(4)根据实验数据描绘出尺—/图线如图；

RJQ

303540455()55代

⑸本实验中R3的作用为保护灵敏电流计。

答案⑴等于(2)40.0⑶飙)(4)图线见解析(5)保护灵敏电流计

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(2018•伍佑中学调研)小明同学想研究一段铅芯的伏安特性曲线，他连接了如图7

所示的实验电路。小亮同学认为小明的电路并不完善，他在该电路上增加了一条

导线，得到了小明的认同。

图7

(1)请你用笔画线在图上加上这条导线；

⑵对小亮改正后的电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应先置于(选

填“最左端”或“最右端”)。

(3)闭合开关后，调节滑动变阻器，测得一组电压表和电流表的示数记录如下表:

电流//A00.080.160.240.320.400.48

电压UN00.631.221.681.972.232.44

请根据表中的数据，在图坐标系中作出铅芯的/一。图线。

⑷由图象可知：随着温度的升高，铅芯的电阻率(选填“增大”“减小”

或“不变”)o

解析(1)电路如图①或者②中的任一条

(2)改正后的电路是分压电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应先置于最左端。

(3)/一。图线如图

//A

0.6

0.5

0.4

（）.3

0.2

0.1

°0.51.（）1.52.02.5UN

（4）由图象可知：随着温度的升高，图象上各点与原点连线的斜率变大，根据R=

可知，铅芯的电阻变小，电阻率减小。

1K

答案（1）见解析图（图中①或②中任一条）（2）最左端（3）见解析图（4）减小

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（时间：30分钟）

1.（2019•江苏省南通市高考物理二模）二极管是一种半导体元件，它的符号为

“冲”，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。

VMX

3X正向电压/V

/I2(M

WI3(

一

版

图

图2

（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，由此判断端为二极管的正极。（选填“左”

或“右”）

（2）厂家提供的伏安特性曲线如图1,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：

A.直流电源及电动势3V,内阻忽略不计

B.滑动变阻器R：0〜20Q

C.电压表Vi：量程5V、内阻约50kC

D.电压表V2：量程3V、内阻约20kQ

E.电流表A：量程0.6A、内阻约0.5Q

F.电流表mA：量程50mA、内阻约5c

G.待测二极管。

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）。

⑶为了达到测量目的，请在图2虚线框内画出正确的实验电路原理图。

解析（1）根据欧姆表的改装原理可知，黑表笔应与欧姆表内部电池的正极相连,

红表笔应与内部电池的负极相连，所以当黑表笔与左端相连时指针偏角较小说明

二极管的左端应是负极，右端应是正极。

（2）根据电源电动势为3V可知电压表应选择D；

根据图1中最大正向电流为30mA可知电流表应选择Fo

（3）根据图1可知，通过二极管的电流应从零调，所以变阻器应采用分压式接法,

由于二极管的正向电阻较小，满足与〈母，所以电流表应用外接法，电路图如图

KxAA

所示：

答案（1）右（2）DF（3）如解析图所示

2.（2018・江苏滦水高级中学摸底）小张和小明测绘标有"3.8V0.4A”小灯泡的

伏安特性曲线，提供的实验器材有：（）

A.电源E（4V,内阻约0.4Q）

B.电压表V（2V,内阻为2kQ）

C.电流表A（0.6A,内阻约0.3。）

D.滑动变阻器H（0〜10Q）

E.三个定值电阻（用=lkQ,R2=2kQ,&=5kQ）

F.开关及导线若干

（1）小明研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压

表进行了改装。在给定的定值电阻中选用（选填或“4”）与电压表

（选填“串联”或“并联”），完成改装。

（2）小张选好器材后，按照该实验要求连接电路，如图3所示（图中电压表已经过

改装）。闭合开关前，小明发现电路中存在两处不恰当的地方，分别是：

①_______________;②o

图3

（3）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P,电压表和电流表的示

数改变，但均不能变为零。由此可以推断电路中发生的故障可能是导线

（选填图中表示导线的序号）出现了（选填“短路”或“断路”）。

解析（1）电压表的量程为2V,内阻为2kC,故选用阻值是2kQ的及与电压表

串联后可达到实验的要求。

（2）因电压表的内阻远大于灯泡的内阻，故电流表应该外接；因采用分压电路，故

滑动变阻器滑动端应该在最左端。故电路中存在两处不恰当的地方，分别是：安

培表内接，滑片在最右端。

⑶出现此故障可能是导线8断路引起的。

答案（1）&串联（2）安培表内接滑片在最右端（3）8断路

3.（2019•江苏省淮安市高三第一次调研测试）某同学用图4所示电路来测绘小灯泡

的伏安特性曲线，器材如下：

图4

A.灯泡(额定电压2.5V,额定电流0.25A)

B.电流表(0—0.6A)

C.电压表(0〜3V)

D.滑动变阻器火1(0〜10Q)

E.滑动变阻器/?2(0~1000Q)

F.干电池(电动势为1.5V)两节

G.开关，导线若干

(1)滑动变阻器应选_______(选填器材前的代号)；

(2)实验中得到的数据如下表所示，根据表中数据在图5中作出小灯泡的U-I图

象，由图象可知小灯泡的电阻随温度的升高而(选填“增大”“减小”或

泡实际消耗的功率为W,干电池内阻为Q。(结果均保留2位有

效数字)

图5图6

解析(1)由于小灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.25A,则小灯泡的电阻

[]25

约为心=号=^。=10。，而且电路采用分压式接法，则滑动变阻器应该选择

阻值变化范围小的滑动变阻器，故选项D正确。

(2)通过描点、画线，则小灯泡的U—/图象如图所示。

图象上的点与坐标原点连线的斜率代表电阻，则由图可知：随着电流的增大即随

着温度的升高小灯泡的电阻增大。

(3)当电压表读数为U，=0.8V时，则通过小灯泡的电流约为7=0.13A,则根据功

率的公式可以知道小灯泡实际消耗的功率为P=t/T=0.8X0.13W=0.10Wo

此时小灯泡的电阻为Rx=y-

E

则根据闭合电路欧姆定律可以得到

R+r二+R.x

代入数据可以得到r=0.38Qo

答案(1)D(2)图象见解析增大(3)0.100.38

4.为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流/,

利用P=U/得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V,1.8W"，电源为

12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Q。

(1)准备使用的实物电路如图7所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔

画线代替导线)

(2)现有10Q、20Q和50c的定值电阻，电路中的电阻R应选Q的定

值电阻。

(3)测量结束后，应先断开开关，拆除两端的导线，再拆除其他导线，最

后整理好器材。

（4）小明处理数据后将P、02描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图8所示。

请指出图象中不恰当的地方。

解析（1）测量小灯泡的电功率与电压的关系时，小灯泡两端电压从零开始变化,

所以滑动变阻器应接成分压电路。

p1Q

⑵小灯泡正常工作时两端电压是3V,电流无=左=手A=0.6A,电路总电流

/>0.6A,电路总电阻藕。=20。，所以定值电阻只能选择10Q。

（3）断开开关后，电路中没有电流，但电池的两根导线相碰可能会引起电池短路，

所以应该先拆除电池两端的导线。

（4）描点作图应该根据点的分布用平滑的曲线连接；画的图线应该尽量占满坐标纸。

答案（1）如解析图所示（2）10（3）电池（4）图线画为直线；横坐标的标度不恰

当。

5.（2018.南通模拟）为描绘一只标有“2.5V0.75W”字样的小灯泡的伏安特性曲

线，实验室提供了如下实验器材：

电压表V（量程为0〜3V,内阻约5kQ）

电流表Ai（量程为0〜0.6A,内阻约1Q）

电流表A2（量程为。〜3A,内阻约10Q）

滑动变阻器品（0〜10C）

滑动变阻器&(0-100Q)

干电池两节，开关S及导线若干

小灯泡的伏安特性曲线

乙

图9

(1)为了使测量的准确度较高，调节方便，实验中应选用电流表，滑动变

阻器；

⑵在图9甲所示虚线内画出实验电路图；

⑶连接电路，闭合开关，移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮，但电压表有

示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是

(4)排除故障后，正确操作得到多组U、/数据，利用Excel软件描绘出小灯泡的伏

安特性曲线如图乙所示，设小灯泡正常发光的电阻为RA,小灯泡发光较暗时的电

阻为Rs,根据图象可以判断&(选填“大于"''等于"或''小于"逮3。

解析(1)灯泡额定电流为0.3A,但如果采用3A量程误差过大，因此只能采用

0.6A量程的Ai,本实验中采用滑动变阻器分压接法，因