第12讲 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线（解析版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

第12讲实验：描绘小电珠的伏安特性曲线——划重点之高二期中期末复习精细讲义考点1实验操作和器材的选取考点2数据处理和误差分析考点3实验改进拓展创新实验目的1.描绘小电珠的伏安特性曲线2.分析伏安特性曲线的变化规律实验原理用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U­I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来实验器材小电珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．实验步骤1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图中的原理图连接好实验电路2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S3.移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关SU(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器数据处理1.在坐标纸上以U为横轴，以I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．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线注意事项1.电路的连接方式：(1)电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大；(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．2.闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝3.I­U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差4.当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关5.误差较大的点要舍去，I­U图线应是平滑曲线而非折线误差分析1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差2.电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差考点1：实验操作和器材的选取仪器选择的一般顺序是先易后难．首先确定出必须使用而又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和电路计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程．待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据．如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响，一般来说如果是限流法选定比待测电阻大几倍的滑动变阻器，如果是分压法选定阻值小的滑动变阻器．【典例1】甲实验小组要探究一个规格为5.0VA．电压表V1（量程0-6V，内阻值约1.5kΩB．电压表V2（量程0−20V，内阻C．电流表A1（量程0-3A，内阻0.2D．电流表A2（量程0−50mA，内阻E.滑动变阻器R1（最大电阻约20F.滑动变阻器R2（最大电阻约1G.电源（电动势6V，内阻不计），开关一个，导线若干(1)要求小灯泡电压从零开始调节，为了调节方便，测量尽可能准确，电压表应选用，电流表应选用，滑动变阻器应选用（填器材前面序号）。(2)根据所选器材和要求在虚线框中并画出实验电路图(3)乙实验小组正按正确操作得到另外一个元件伏安特性曲线(I−U图象如图），如果将这个元件直接接到电动势为3.0V、内阻值为7.5Ω的电源两端，则该元件电阻值是【答案】(1)ADE(2)(3)15【详解】（1）[1]灯泡额定电压为5.0V，因此电压表应选择6V量程的电压表，故选[2]灯泡的额定电流I=故电流表只能选择D；[3]本实验中采用滑动变阻器分压接法，所以滑动变阻器应选择总阻值较小的E。（2）本实验中电流从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法；同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法：故原理图如图所示（3）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如图所示两图的交点表示灯泡的工作点，则由图可知，灯泡电压为1.98V，电流为0.13R=【典例2】某实验小组的同学计划描绘一灯泡的伏安特性曲线，其额定电压为5V，额定电流为1.0A，可供选择的实验器材如下：电压表V（量程0~3V，内阻R电流表A（量程0~0.6A，内阻R滑动变阻器R1（阻值变化范围0~5滑动变阻器R2（阻值变化范围0~1000定值电阻R3（阻值1定值电阻R4（阻值10定值电阻R5（阻值1000定值电阻R6（阻值2000电源E（电动势6V）；开关S、导线若干。(1)为了较精确地完成测量，该小组的同学设计了如图所示的实验电路，则与电压表串联的电阻Rx1应选择；与电流表并联的电阻Rx2应选择；滑动变阻器应选择(2)某次测量时，电流表的示数为0.20A，电压表的示数为1.00V，则此时该灯泡的阻值为Ω。【答案】(1)R5R3(2)4.5【详解】（1）[1]电压表串联定值电阻R5U同理，电压表串联定值电阻R6U由于灯泡的额定电压为5V，可知与电压表串联的电阻Rx1应选择R[2]电流表与定值电阻R3I同理，电流表并联定值电阻R4I由于灯泡的额定电流为1.0A，则与电流表并联的电阻Rx2应选择R[3]描绘电学元件的伏安特性曲线时，电流和电压应从零开始调节，滑动变阻器采用分压接法，为了方便调节，滑动变阻器应选择阻值较小的R1（2）某次测量时，电流表的示数为0.20A，电压表的示数为1.00V，则通过灯泡的电流为I灯泡两端电压为U根据欧姆定律可知此时该灯泡的阻值为R考点2：数据处理和误差分析在描点时，一是不要忘了(0,0)这个点，二是连线时用平滑的曲线连接，使尽量多的点落在曲线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，较远的点舍去，三是理解好曲线斜率的意义，如果是U­I图线，斜率表示电阻，如果是I­U图线，斜率表示电阻的倒数．【典例3】物理兴趣小组研究某小灯泡的伏安特性，实验室可提供的器材：小灯泡（额定电压为3.0V），直流电源（4.5V）、滑动变阻器（最大阻值为5Ω）、量程合适的电压表和电流表、开关和导线若干，如图甲所示的实物图已完成连线。(1)为了尽可能减小实验误差，且要求小灯泡两端电压能够在0~3V变化，滑动变阻器应选用（填“分压式”或“限流式”）接法；(2)闭合开关前，应把滑动变阻器滑片移到（填“a”或“b”）端；(3)小组同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I-U图像，如图乙所示。当小灯泡两端加2.0V电压时，小灯泡的电阻R=Ω（结果保留两位有效数字）；(4)将两个规格相同的这种小灯泡并联后接到电动势为3.0V、内阻为2.5Ω的另一电源E0上。则每个小灯泡的实际功率为W（结果保留2位有效数字）。【答案】(1)分压式(2)a(3)4.0/4.1/4.2/4.3/4.4(4)0.42/0.43/0.44/0.45/0.46【详解】（1）要使小灯两端电压能从0开始较大范围变化，滑动变阻器应采用分压式接法；（2）闭合开关前，应调节滑动变阻器使测量电路两端电压从0开始变化，所以应滑到a端；（3）由图像可知，当小灯两端加2.0V电压时，电流为0.48A，则根据欧姆定律得R=（4）设灯泡的实际电压为U，实际电流为I，则根据闭合电路的欧姆定律得U+2Ir=E变形后得U=−5I+3作出电源的I−U图像如图所示则读交点可得灯泡的实际功率为P=UI≈1.2×0.36【典例4】某同学想通过测绘小灯泡的I−U图像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2.5V电压表一个，量程0∼3V，内阻约为3电流表一个，量程0∼0.6A，内阻约为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S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于（选填“A”或“B”）端。(3)某次测量时电流表示数如图乙所示，该示数为A。(4)该同学通过实验作出小灯泡的I−U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为Ω（结果保留两位有效数字）。(5)I−U图像弯曲的原因是.【答案】(1)(2)B(3)0.23(4)5.9/6.0(5)随着电流（电压）增大，灯丝温度升高，电阻变大。【详解】(1)为了测绘小灯泡的I−U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律，所以还应有电流表，由于小灯泡电阻较小，所以电流表应外接，故电路图如答图所示。(2)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于B处，使在刚好闭合S时，测量电路部分处于短路状态电流表和电压表的示数均为零，起保护作用。(3)电流表量程为0.6A，由题图乙可知电流表读数为0.23(4)由于小灯泡的额定电压为2.5V，由图题图丙知，电流为0.42R=UI=6.0考点3：实验改进拓展创新1．创新点分析以本实验为背景，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．2．命题视角视角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视角2图象法处理数据及实物连线视角3实验仪器的选择及控制电路的选择视角4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．【典例5】我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时，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板在没有光照时（没有储存电能）的I—U特性。所用的器材包括：太阳能电池板，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。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I—U图像。(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图（填“a”或“b”）。(2)已知电压表V的量程为0∼1.5V，内阻为21kΩ，若要将该电压表改装成量程为0∼4V(3)太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是(4)太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号Rs表示，将同规格的电池板接入电路如丁图所示，已知电源电动势E=3V，内阻r=500Ω，可得电池板消耗的功率【答案】(1)a(2)35(3)64.3(4)2.58【详解】（1）根据特性曲线可知，电流需要从零开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，可知，实验电路应选用图甲中的图a。（2）将小量程电压表改装成大量程电压表，需要串联一个分压电阻，则有1.5代入得R（3）由图丙，图像与纵轴交点为电动势，即2.80V。若把它与阻值为1图像交点为工作点，即电阻两端电压为1.80Vη=（4）设Rs两端的电压为U，电流为IU=E−则有U=3−500作出电源的图像U—I，如图所示可得，电池板消耗的功率约为P=1×2.58【典例6】某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，并研究灯丝的导电特点。(1)实验中用电流传感器代替电流表，请将图甲的电路图补充完整。(2)滑动变阻器有两种规格，本实验应选（填标号）。A．最大阻值5Ω B．最大阻值1000Ω(3)某次测得的电流I=1.6A，电压U=1.2V，此状态下小灯泡电阻的测量值R1=(4)描绘出小灯泡的U−I曲线如图乙所示，可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变（填“大”或“小”）。(5)若小灯泡与R=1.5Ω的定值电阻并联，连接在E=3.0V、r=1.5Ω的电源正负极间，如图丙所示。小灯泡的电流为，实际消耗的功率为。【答案】(1)(2)A(3)0.75小(4)大(5)1.20.72【详解】（1）研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式，完整的电路图如图所示（2）滑动变阻器采用分压式接法，这就需要滑动变阻器选择小阻值的，故选A。（3）[1]电流I=1.6A，电压U=1.2R=[2]因电流表采用的是外接法，电压表分流导致电流的测量偏大，故电阻的测量值偏小。（4）由小灯泡的U−I曲线上每点与坐标原点的连线构成的割线斜率代表瞬时电阻，故随着电压的增大，灯泡的功率增大，温度升高，电阻率增大，导致电阻增大。（5）设流过灯泡的电流为I，灯泡两端的电压为U，由闭合电路欧姆定律可得E=(I+变形可得U=即看成等效电源的电动势为E′=1.5V读两条线的交点即为工作点，则小灯泡的电流和电压为I≈1.2A，则小灯泡实际消耗的功率约为P=UI≈0.721．某同学想通过测绘小灯泡完整的伏安特性曲线来研究小灯泡的特性。所用器材如下：待测小灯泡一只（额定电压为3.8V，额定电流为0.32A）；电压表一个（量程0∼2V，内阻为2kΩ）；电流表一个（量程0∼0.4A，内阻约为3Ω）；定值电阻R1（阻值为1k(1)为测量小灯泡两端的电压，需要将电压表与定值电阻（填“R1”或“R2”）(2)根据实验目的和提供的器材，将图甲的电路图补充完整。(3)实验描绘出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝的电阻（填“增大”“不变”或“减小”）。【答案】(1)R2(2)见解析(3)增大【详解】（1）[1][2]小灯泡的额定电压为3.8V，则电压表需要与定值电阻R2串联，串联后电压表量程为（2）待测灯泡电阻R由于R因此选择电流表外接法，电路图如图所示（3）在I−U图像中，图线上的点与坐标原点连线的斜率为电阻的倒数，由题图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝的电阻增大。2．某同学想通过测绘小灯泡的I−U图像来研究某型号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，额定电压为6V，额定电流0.5A：A．电源E（电动势6V，内阻不计）B．电压表V1C．电压表V2D．电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）E.固定电阻R0F.滑动变阻器R1G.滑动变阻器R2（阻值0~1kΩ）；H.导线和开关实验要求：滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。(1)实验中电压表应选用（填仪器前的字母）；滑动变阻器R应选用（填写仪器前的字母）。(2)在图甲所示的电路基础上画出符合要求的实验电路图。(3)某同学通过实验测得该灯泡U−I线如图乙。根据U−I线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻（选填“增大”或“减小”）。(4)现将一个这样的灯泡与一个4Ω的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如图丙所示，则灯泡的功率为W（结果保留两位有效数字）。【答案】(1)BF(2)(3)增大(4)1.1/1.2/1.3【详解】（1）[1]若使用电压表V2，表盘指针偏转较小，实验误差较大，故实验中电压表应选用V1，并将电压表[2]为描绘完整的伏安特性曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选择阻值较小的，故选F。（2）电压表V1（3）根据R=U（4）根据闭合电路欧姆定律可知E=U+I(R+r)整理得U=5−5I在坐标系中作出图像交点为(0.38AP=0.38×3.23．在测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某实验小组的电压表坏了，老师给他们一个多用电表替代电压表进行实验。(1)该组同学拿到多用电表后，用多用电表测量常温下小灯泡的电阻，操作如下：先把选择开关打到多用电表欧姆“×10”挡，欧姆调零后进行测量。测量时发现指针偏角过大，则应换用（填“×100”或“×1”）挡，重新进行欧姆调零，再测量。(2)现要测量小灯泡正常发光时的电阻，其电路如图甲所示，调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，多用电表的选择开关打到电压挡，（填“红”或“黑”）表笔接a，另一表笔接（填“b”或“c”）测其两端电压。(3)该组同学测绘的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，则该小灯泡在常温状态下的电阻约Ω。（结果保留两位有效数字）【答案】(1)×1(2)黑b(3)6.7【详解】（1）指针偏转角度太大即电流太大，欧姆读数太小，所以应换更小倍率的挡位，即×1挡。（2）[1][2]多用电表当电压表使用时，红表笔接正，黑表笔接负，所以黑表笔接a。电阻比较小，用电流表外接法测量比较准，所以红表笔接b。（3）当电流较小时，灯丝的电阻几乎不变，其U−I图象近似为一直线，该直线的斜率”即为小灯泡常温下的电阻，由图象可得，电阻约为R=4．某同学用伏安法测定小灯泡（4.5V，2.5W）的伏安特性曲线，除了小灯泡、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表V1B．电压表V2C．电流表A1D．电流表A2E．电阻箱RZF．电源E（电动势6V，内阻不计）G．滑动变阻器R0实验要求能够实现在0~4.5V的范围内对小灯泡的电压进行测量，完成下列步骤：(1)电流表选用（填“A1”或“A(2)为使测量尽量准确，要对电压表进行改装，现要求改装成量程为4.5V的电压表，则电压表选用（填“V1”或“V2”）与电阻箱RZ串联，并R(3)将图中的器材符号连线（其中电源E和开关S已连好），画出实验电路原理图。(4)实验中设电压表读数为U，电流表的读数为I，并将电流表的读数视为流过小灯泡的电流，则小灯泡在此电压下的阻值表达式为；与真实值比较，电阻的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）其真实值。【答案】(1)A(2)V1(3)3U2I小于【详解】（1）电流表测量的最大电流为I则电流表选A2（2）[1][2]由于是串联，而且只有电压表V1内阻已知，则电压表选V1，由串联分压可知，电压表V13解得R（3）实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节，则电路应用“分压式”，小灯泡的阻值较小，为减小误差用“外接法”测电阻，电路图为（4）由题可知，小灯泡两端电压为3U2，流过小灯泡的电流约为I，则小灯泡的电阻为3U5．某同学想通过测绘小灯泡的I−U图像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2.5V电压表一个，量程0∼3V，内阻约为3电流表一个，量程0∼0.6A，内阻约为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S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于（选填“A”或“B”）端。(3)某次测量时电流表示数如图乙所示，该示数为A。(4)该同学通过实验作出小灯泡的I−U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为Ω（结果保留两位有效数字）。(5)I−U图像弯曲的原因是.【答案】(1)(2)B(3)0.23(4)5.9/6.0(5)随着电流（电压）增大，灯丝温度升高，电阻变大。【详解】(1)为了测绘小灯泡的I−U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律，所以还应有电流表，由于小灯泡电阻较小，所以电流表应外接，故电路图如答图所示。(2)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于B处，使在刚好闭合S时，测量电路部分处于短路状态电流表和电压表的示数均为零，起保护作用。(3)电流表量程为0.6A，由题图乙可知电流表读数为0.23(4)由于小灯泡的额定电压为2.5V，由图题图丙知，电流为0.42R=UI=6.06．某同学描绘的标有“2.5V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线如图所示。(1)你认为曲线弯曲的原因是。(2)该同学选用的器材除了开关，导线外，还有：电压表V1（量程0～3V，内阻等于3kΩ）

电压表V2（量程0～15V，内阻等于15kΩ）电流表A1（量程0～200mA，内阻等于10Ω）

电流表A2（量程0～3A，内阻等于0.1Ω）滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）

滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流0.5A）定值电阻R4（阻值等于10Ω）

定值电阻R5（阻值等于1kΩ）电源E（E=3V，内阻不计）利用以上器材完成实验，你认为电流表应选，电压表应选。(3)请你在虚线框中画出该同学实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。【答案】(1)小灯泡电阻随温度变化而变化(2)A1V1(3)【详解】（1）由图可知，随电压增大，电压与电流之比增大，即灯泡电阻增大，所以图线弯曲的原因是小灯泡电阻随温度变化而变化。（2）[1][2]由于灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.3A，所以电压表的量程应选择0~3V，电流表量程应选择0～200mA，即电压表选择V1，电流表选择A1。（3）由于电流表A1量程小于灯泡的额定电流，故应用电流表A1与定值电阻并联改装成较大量程的电流表，且并联电阻应选小电阻R4，此时电流表量程为I=由于待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法；为使小灯泡的伏安特性曲线更完整，所测电流、电压范围应较大，故滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的R1，电路图如图所示7．某同学想测绘小灯泡的I−U图像，所用器材如下：A．待测小灯泡一只（额定电压为3.7V，额定电流为0.3A）；B．双量程电压表V(0∼3V，内阻约为3.0kΩ;0∼15C．双量程电流表A(0∼0.6A，内阻约为1.0Ω;0∼3D．滑动变阻器R1E．滑动变阻器R2F．4节干电池（每节干电池的电动势均为1.5V，内阻均为1.0ΩG．开关和导线若干。(1)请将图甲中的电路补充完整。(2)滑动变阻器应选（填“R1”或“R2”），闭合开关前滑动变阻器应移动到(3)根据实验数据描绘出小灯泡的I−U图像，如图乙所示，现串联2节干电池并将小灯泡接在干电池两端，如图丙所示，则此时小灯泡的实际功率为W（结果保留两位小数）。【答案】(1)(2)R1(3)0.60【详解】（1）测小灯泡额定电压为3.8V，电压表的量程应选用0∼15V，待测小灯泡额定电流为0.3A，电流表的量程应选用0∼0.6R根据R为减小实验误差，电流表应采用外接法，想测绘小灯泡的I−U图像，小灯泡两端电压应从零开始，滑动变阻器应采用分压式接法，实物连接如图所示（2）[1]滑动变阻器应采用分压式接法，滑动变阻器应选阻值较小的，故选R1[2]小灯泡两端电压应从零开始，闭合开关前滑动变阻器应移动到右端。（3）2节干电池的I−U曲线为2E=U+I⋅2r整理得I=−在小灯泡的I−U图像中作出2节干电池的I−U曲线，可得交点坐标为2.5VP=UI=2.5×0.248．某物理兴趣小组描绘一个标有“4V、2.0W”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大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：A．直流电源4.5V（内阻不计）B．直流电流表0~600mA（内阻约为5ΩC．直流电压表0~3V（内阻等于6kD．滑动变阻器0~10ΩE.三个定值电阻（R1=1kΩ，①小组同学研究后发现，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“R1”“R2”或“②实验测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与I2和P与U2的关系，下列示意图中合理的是（I和A．

B．C．

D．③若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图b所示电路连接，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，欲使滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，此时滑动变阻器消耗的电功率为【答案】R2【详解】①[1]器材中提供的直流电压表量程只有3V，而小灯泡L的额定电压为4V，所以需要给电压表串联一个电阻从而扩大量程，设定值电阻的阻值为R，则根据串联分压规律有R解得R=2则定值电阻选择R2②[2]随着电压的升高灯泡电阻增大，所以灯泡的功率P=则P-I2图象的斜率增大，而P-U2的斜率减小。故选B。③[3]假设通过灯泡的电流为Ⅰ，灯泡两端的电压为U，由闭合电路欧姆定律定律得2U=6−4I化简得I=如图中曲线所示，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功率，功率为P=UI=2.18×0.426则滑动变阻器消耗的功率为1.8W。9．某实验小组要描绘一个标有“3.4V1W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室供选择的器材如下：A．电压表V（量程5V，内阻约为5kΩB．直流电源E（电动势4V，内阻不计）C．电流表A1（量程300mA，内阻约为2ΩD．电流表A2（量程600mA，内阻约为1ΩE．滑动变阻器R1（阻值0∼10ΩF．滑动变阻器R2（阻值0∼200ΩG．开关S、导线若干（1）为了使调节方便，测量的准确度较高，应选用电流表为（填“C”或“D”）；滑动变阻器应选用（填“E”或“F”）；根据选用的器材连接了部分电路，如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整。（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最（填“左”或“右”）端，闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I。作出的I-U图像如图乙所示，由图像可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而（填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为2V时，其灯丝电阻值约为Ω。（3）由于电表内阻的影响，实验测得的I-U关系图线要比实际的I-U关系图线位置偏（填“高”或“低”）。（4）小灯泡的电功率P和电阻R随电压而变化的图像可能分别是图中的。【答案】CE左增大8高BC/CB【详解】（1）[1]小灯泡的额定电流I=为了使指针偏转角度较大，则电流表应选用C；[2]为了能使电压从零开始调起，电路采用分压电路，因此滑动变阻器选用最大阻值较小的E；[3]安培表采用外接法，电路连接如图所示（2）[4][5][6]闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最左端，使其输出电压为零，由图像可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，当小灯泡两端所加电压为2V时，电流为0.25A，灯丝的电阻约为R=（3）[7]因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量得到的I-U图像中的电流偏大，故比实际图线的位置偏高。（4）[8]AB．根据P=UI可知I=即P−U图像的割线斜率为电流I。随着U增大，I增大，故A错误，B正确；CD．R−U图像的割线斜率的倒数为I，随着U增大，I不断增大，因此R−U图像的割线斜率应不断减小，故D错误，C正确。故选BC。10．某实验小组研究额定电压为3V(1)实验中，为使电动机的电压从零开始增大，应选择电路（选填“甲”或“乙”）。(2)正确选择电路后，请用笔画线代替导线，将图丙中实物电路补充完整；图丙中闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于（选填“左”或“右”）端。(3)缓慢移动滑片P，记录电压表示数U和对应的电流表示数I，描出相应的点如图丁所示。由图丁可知，该电动机的内阻约为Ω（保留两位有效数字）；由于电流表和电压表不是理想电表，电动机内阻的测量值与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。(4)将电动机直接接在一电源两端，已知该电源的电动势E=3.0V，内阻r=2.5Ω，电动机内阻阻值不变，则电动机的机械功率约为【答案】(1)乙(2)左(3)3.0偏大(4)0.32【详解】（1）本实验中要求使电动机电压从零开始调节，故应采用分压接法，故电路图应选择乙；（2）[1]按照电路补充实物电路如下[2]为防止电动机因电压过高而损坏，且为了使其电压从零开始增大，滑动变阻器的滑片P应置于左端；（3）[1]电动机转动前是纯电阻电路，根据图丁可得电动机的内阻约为R=[2]由于电流表不是理想电表，会分走一部分电压，导致电压表测得的电动机电压偏大，导致测得的内阻偏大；（4）如下图所示做出电源伏安特性曲线，根据交点可得电风扇正常工作时的电流约为0.4A，电压为2V，其电动机工作时的热功率为P电动机工作时的总功率为P=UI=2×0.4=0.8则电动机正常工作时的机械功率约为P11．某同学在探究小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：灯泡L，量程恰当的电流表A和电压表V，直流电源E，滑动变阻器R，开关S等，要求灯泡两端电压从0开始变化。(1)某同学已连接如图1（a）所示的电路，下列说法正确的是。A．开始测量前，开关S不应该闭合B．应该采用电流表内接法C．开始测量时，滑动变阻器滑片P位置不当，应将其置于a端D．连接负极与b点的导线是多余的，应该撤除(2)通过实验获得数据，该同学描绘出了如图1（b）所示的灯泡的U-I图像，该灯泡常温下的电阻值约为Ω（结果保留2位有效数字）。(3)做完实验后，认识到描绘伏安特性曲线常以电流I作为纵轴，电压U作为横轴，于是他又将图像改为如图2中的曲线1所示，考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近图2中的曲线（选填“2”或“3”）。【答案】(1)A(2)2.5(3)3【详解】（1）A．根据实验安全操作可知，电路接通前开关应处于断开状态，故A正确；B．小灯泡的电阻较小，应该采用电流表的外接法，故B错误；C．滑动变阻器采用了分压式接法，在开始测量时，应使并联部分分压为零，故滑动变阻器滑片P位置不当，应将其置于b端，故C错误；D．连接负极与b点的导线是滑动变阻器分压式接法的一条必须的导线，并不是多余的，不应该撤除，故D错误。故选A。（2）灯泡常温下的电阻几乎是不变的，相当于电压和电流较小时的电阻，根据图像的斜率可得R=（3）将图像改为如图2中的曲线1所示，考虑误差因素，由于电流表外接，所以测量电阻会偏小，故图像更接近图2中的曲线3。12．稳压二极管的功能是使电路输出稳定的电压，其工作原理如图1所示。当ab两端输入电压增大导致二极管的分压高于其稳压值U0时，二极管的反向电阻骤降，则电阻R上分得电压增加，使得cd端仍保持电压U0输出。现用图2所示电路描绘稳压二极管的反向伏安特性曲线。其中电压表的内阻很大，滑动变阻器有：A（阻值0∼20Ω，2A），B（阻值(1)请根据图2电路，将图3中的实物连线画完整；(2)闭合开关前，图3中滑动变阻器R1的滑片P1应移至，滑动变阻器R2的滑片P(3)经过实验，测量数据，描点作图，得到了该稳压二极管的伏安特性曲线，如图4所示。由图1电路，若ab端输入电压Uab=20V，R=4000【答案】(1)(2)右端左端(3)5.2【详解】（1）实物连线如图所示。（2）[1][2]闭合开关前，为保证测量路段电压（电流）为零，保证微安表的安全，题图3中滑动变阻器R1的滑片P1应移至右端，滑动变阻器R2（3）不考虑稳压二极管的内阻，流过电阻的电流为I=由图像可以看出，当通过二极管的电流增大到3.0mA后，二极管两端电压基本不变，由图像可以读出稳压二极管的稳压值为5.2V。13．要测绘一个标有“3V0.9W”小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；电流表（量程为0~300mA，内阻约5Ω）；电压表V（2V，内阻为2kΩ）；三个定值电阻（R1=1kΩ，R2=2.5kΩ，R3=5kΩ）滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）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“R1”、“R2”或“R3”）与电压表（选填“串联”或“并联”），完成改装。(2)实验的电路图应选用图（）A． B．C． D．(3)利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，分析曲线可知小灯泡电阻随温度变化的特点是：温度升高电阻（填“增大”或“减小”）。【答案】(1)R1串联(2)B(3)增大【详解】（1）[1][2]小灯泡额定电压为3V，则只需将电压表的量程扩大到3V即可，因电压表V量程为2V，内阻为2kΩ，则在给定的定值电阻中选用R1=1kΩ与电压表串联，完成改装。（2）因电压表内阻已知，且