【实验优化演练优化方案】2016届高三物理大一轮复习检测：实验八描绘小电珠的伏安特性曲线

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(1)甲同学设计了如图 S8-5 甲所示的电路来进行测量， 当通过 L 的电流为 0.46 A 时，电压表的示数如图乙所示， 其读数为________V，此时 L 的电阻为________Ω.
采用限流式接法． ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不
能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法． ③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两
者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式 接法．
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⊙典例剖析
例 1：(2016 年贵州遵义三模)某学习小组的同学拟探究
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考点 1 滑动变阻器的分压式与限流式的接法
⊙重点归纳
1．两种控制电路的比较
控制方式
限流式
分压式
电路组成
负载 RL 上电 压调节范围
RLR＋LR0E≤UL≤E
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0≤UL≤E
（续表）
控制方式

限流式
分压式
负载 RL 上电流调节 范围
RL＋E R0≤IL≤REL
0≤IL≤REL
甲
乙
图 S8-3
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(3)根据实验数据，画出的小灯泡的 I-U 图线如图 S8-4 所示，由此可确定小灯泡在电压为 2.5 V 时的实际功率为 ________．(计算结果保留 3 位有效数字)
图 S8-4 (4)已知小灯泡灯丝在 27 ℃时的电阻是 1.5 Ω，并且其 阻值与灯丝温度的关系为 R＝k(273＋t ℃)，k 为比例常数，
“小灯泡 L 的伏安特性曲线”，可供选用的器材如下：
小灯泡 L，规格“4.0 V 0.7 A”； 电流表 ，量程 0～3 A，内阻约为 0.1 Ω； 电流表 ，量程 0～0.6 A，内阻 r2＝0.2 Ω； 电压表 ，量程 0～3 V，内阻 rV＝9 kΩ； 标准电阻 R1，阻值 1 Ω； 标准电阻 R2，阻值 3 kΩ； 滑动变阻器 R，阻值范围 0～10 Ω； 学生电源 E，电动势 6 V，内阻不计； 开关 S 及导线若干．

【红对勾讲与练】2016版高考物理总复习实验八描绘小电珠的伏安特性曲线课堂检测1．以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤．A．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U，I)，移动滑动变阻器的滑片位置，每移动一次记下一组(U，I)值，共测出12组左右的数据B．将电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡、电源、开关正确连接成电路，电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法，如图所示C．调节滑片位置，使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线(1)以上各步骤中存在错误或不足的是________．(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来________．解析：A步骤中测量不同电压下的电流值时，应先预设各组数据中的电压值或电流值，而不是随意测，随意测会使描点疏密不均匀，画图线时出现较大误差，甚至无法画出I－U 图线；C步骤中闭合开关前应使灯泡两端电压为零，即滑片应置于变阻器最右端；D步骤中应将各点用平滑的曲线连接起来．答案：(1)ACD (2)BCAD2．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小灯泡的U－I 图线．有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，电阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(5 Ω，1 A)F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)G．电源、开关一个、导线若干(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．解析：(1)因小灯泡的额定电压为4 V ，所以电压表应选用A ，小灯泡的额定电流I ＝P U＝0.5 A ，所以电流表应选用D ；小灯泡正常工作时的电阻为R ＝U 2P＝8 Ω，因为R V R A >R x ，R x 为小电阻，电流表应采用外接法，要求电压表从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器应选用E.(2)满足实验要求的电路图如图．接成相应实物电路图如图．答案：(1)A D E (2)见解析3．某同学测绘标有“4.8 V,0.3 A”字样的小灯泡的电功率P 随电压U 变化的图象，要使小灯泡两端的电压从0到4.8 V 连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A ．电流表(量程为0.6 A ，内阻约为1 Ω)B ．电流表(量程为3 A ，内阻约为0.2 Ω)C ．电压表(量程为6 V ，内阻约为2 k Ω)D ．电压表(量程为15 V ，内阻约为4.5 k Ω)E ．滑动变阻器(阻值范围为0～20 Ω，额定电流为2 A)F ．滑动变阻器(阻值范围为0～2 k Ω，额定电流为0.5 A)G ．电池组(电动势为6 V ，内阻约为1 Ω)(1)选用的器材代号为________．(2)在下图甲所示的虚线框中画出实验电路图．(3)根据实验测量的数据描出P －U 图象，如图乙所示，小灯泡在1.5 V 电压下的阻值为________Ω.解析：(1)依题意可知，实验要求小灯泡两端的电压从0到4.8 V 连续变化，所以滑动变阻器采用分压式接法；又因小灯泡的电阻R ＝U I ＝4.80.3Ω＝16 Ω，所以滑动变阻器选用阻值范围较小的E 即可；因电池组电动势为6 V ，为保证电压表读数的准确性，电压表应选量程为6 V 的C ；因小灯泡的额定电流为0.3 A ，为保证电流表读数的准确性，电流表应选量程为0.6 A 的A ；电池组只能选G.故选用的器材代号为ACEG.(2)根据第(1)问的分析可知，滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法．(3)由题图乙可知，当加在小灯泡两端的电压为1.5 V 时，其消耗的功率为0.1 W ，将以上两个数据代入R ＝U 2P得R ＝22.5 Ω.答案：(1)ACEG (2)如解析图所示(3)22.54．要测绘一个标有“3 V0.6 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，并便于操作．已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；电键一个、导线若干．(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A)B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.解析：本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线实验的器材选用、电路选用及实验数据处理，意在考查考生实验分析及数据处理的能力．(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A.(2)由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用B图．(3)画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压，U＝1.0 V，I＝0.10 A，因此小灯泡消耗的功率为P＝UI ＝0.1 W.答案：(1)A (2)B (3)0.15．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，请将下图甲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，描点绘出了如图乙所示的I－U图象，由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.解析：(1)实验电路如图所示．(2)太阳能电池的电阻：R ＝U I ＝ 2.802.8×10－3Ω ＝1.0×103Ω(965～1 040 Ω均正确)答案：(1)见解析图 (2)很大 1.0×103(965～1 040)6．有一个小灯泡上标有“4.8 V,2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P 与它两端电压的平方U 2的关系曲线．有下列器材可供选用：A ．电压表V 1(0～3 V ，内阻3 k Ω)B ．电压表V 2(0～15 V ，内阻15 k Ω)C ．电流表A(0～0.6 A ，内阻约1 Ω)D ．定值电阻R 1＝3 k ΩE ．定值电阻R 2＝15 k ΩF ．滑动变阻器R (10 Ω，2 A)G ．学生电源(直流6 V ，内阻不计)H ．开关、导线若干(1)实验中所用电压表应选用________，定值电阻应选用________(均用序号字母填写)；(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图：(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数U V 与此时小灯泡两端电压U 的定量关系是________，下图的四个图象中可能正确的是________．解析：由于量程15 V的电压表量程较大，所以可以采用扩大3 V量程电压表的办法，实验中所用电压表应选用A，定值电阻应选用R1＝3 kΩ的D.采用分压电路，电流表外接．利用上述实验电路图测出的电压表读数U V与此时小灯泡两端电压U的定量关系是U＝2U V.由P ＝U2/R，R随温度升高(电压增大)而增大，小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线可能正确的是图C.答案：(1)A D(2)电路图如图(3)U＝2U V C。

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线[学生用书P137]一、实验目的1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式．2．掌握伏安特性曲线的描绘方法．3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．二、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U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．三、实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．四、实验步骤1．画出电路图(如实验原理图所示)．2．将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图所示的电路．3．测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．4．数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(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．一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较1．限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压．2．要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法．三、误差分析1．电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大．2．测量时读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．四、注意事项1．本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，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接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．3．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．4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．考点一器材、电路的选择和数据分析[学生用书P138](2013·高考天津卷)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小电珠的伏安特性曲线，电珠两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；电键一个、导线若干．(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．A ．滑动变阻器(最大阻值20 Ω， 额定电流1 A)B ．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．(3)实验得到小电珠的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小电珠接到电动势为1.5 V ，内阻为5 Ω的电源两端，小电珠消耗的功率是________W.[解析] (1)测绘小电珠的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的A.(2)因为小电珠两端的电压由零逐渐增加到3 V ，故滑动变阻器应采用分压接法．电珠的电阻R ＝U 2P ＝15 Ω，额定电流I ＝PU ＝0.2 A ，由R ＝15 Ω<R A R V ＝15 000 Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.(3)在电珠的I －U 图上作出电源的I －U 图线，交点坐标即为这个电源给这个电珠供电时的电压和电流，此时P 电珠＝IU ＝0.10×1.0 W ＝0.1 W.[答案](1)A(2)B(3)0.1考点二对电路的连接和实验原理的考查[学生用书P138](2015·云南统测)在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I－U坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图甲所示．(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路．(2)根据图甲所示，可确定小电珠的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________．(3)将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路．电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 Ω.若电路中的电流为0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为________W.[解析] (1)由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小电珠电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法．(2)随着电压或电流的增大，小电珠的电阻增大，小电珠的电功率与电压或电流的关系分别为P ＝U 2R 或P ＝I 2R ，所以P －U 2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠电阻的倒数)应不断减小，P －I 2图线上的点与原点连线的斜率(表示小电珠的电阻)不断增大，D 正确．(3)由小电珠的伏安特性曲线可知，电流I ＝0.40 A 时，小电珠两端电压U L ＝4 V ，由欧姆定律可知，内电压U ′＝Ir ＝0.4 V ，由闭合电路欧姆定律可知定值电阻两端电压U R ＝E －U L －U ′＝1.6 V ，所以定值电阻消耗的电功率P ＝U R I ＝0.64 W.[答案] (1)电路图、实物图如图所示 (2)D (3)0.64[学生用书P 139]本实验的创新改进之处主要集中在两点：1．数据处理方式的改进：采取“DIS”数字化实验系统进行数据的采集和处理． 2．被测元件的变更：探究其他元件的伏安特性，或其电阻随温度变化的规律．(2015·石家庄模拟)为了探究某电阻R t 在不同温度下的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路，其中A 为内阻不计、量程为3 mA 的电流表，E 1为电动势为1.5 V 、内阻约为1 Ω的电源，R 1为滑动变阻器，R 2为电阻箱，S 为单刀双掷开关．(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个：R A (0～150 Ω)，R B (0～500 Ω)，本实验中滑动变阻器R 1应选用________(填“R A ”或“R B ”)．(2)完成下面实验步骤：①调节温度，使R t 的温度达到t 1；②将S 拨向接点1，调节________，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I ；③将S 拨向接点2，调节________，使电流表的读数仍为I ，记下此时电阻箱的读数R 0，则当温度为t 1时，电阻R t ＝________；④改变R t的温度，重复步骤②③，即可测得电阻R t的阻值随温度变化的规律．(3)现测得电阻R t随温度t变化的图象如图乙所示．把该电阻与电动势为3.0 V、内阻不计的电源E2，量程为3.0 V的理想电压表V(图中未画出)和电阻箱R2连成如图丙所示的电路，用该电阻做测温探头，将电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“电阻温度计”．若要求电压表的读数必须随温度的升高而增大，则应在原理图丙中________(填“a、b”或“b、c”)两点接入电压表．如果电阻箱阻值R2＝75 Ω，则电压表刻度盘2.0 V处对应的温度数值为________℃.[解析](1)由电源的电动势为1.5 V，电流表量程为3 mA可知，达到满偏时，电路总电阻约为500 Ω，故滑动变阻器选择R B.(2)实验中选用替代法测量电阻，第二步中，先将S拨向接点1，调节滑动变阻器R1，记录电流表读数；然后将S拨向接点2，调节电阻箱R2，使电流表读数仍为I，此时电阻箱的读数即为待测电阻的阻值，即R t＝R0.(3)由于电阻R t随温度升高而增大，由闭合电路欧姆定律可知其两端电压也增大，所以电压表与之并联，即电压表接在b、c两点．根据题图乙中图象可得R t＝(100＋t)Ω，由串联分压规律可得电压表示数为2.0 V时，R t＝150 Ω，解得t＝50(℃)．[答案](1)R B(2)②R1③R2R0(3)b、c50[总结提升]本实验虽是探究某电阻随温度变化的规律，但核心还是等效法测电阻，只要弄清测量方法和原理，结合其他电路知识就能解决，解决创新实验，考生克服恐惧心理很关键．[学生用书P139]1.在描绘小电珠的伏安特性曲线时，采用如图所示电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是()A．小电珠中灯丝已烧断B．滑片接触不良C．小电珠内部短路D．滑动变阻器A端接触不良解析：选C.由题图知，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故A错．若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错．若滑动变阻器A 端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变化，故D错．若小电珠内短路则小电珠两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选C.2．(2015·合肥模拟)为了测量一个“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：0～0.6 A,0～3 A，内阻可忽略；电压表：0～3 V,0～15 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围0～20 Ω，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干．实验时要求加在电珠两端的电压可从0调到12 V.(1)将图甲中的实物图连接完整．(2)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图乙所示，某次测量时，小电珠电流强度大小为0.40 A，则此时加在它两端的电压为________V，此时小电珠的实际功率为________W.解析：(1)由于要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应采用分压式接法．又因电流表内阻可忽略，则电流表采用内接法、外接法均可以，实物连接如图．(2)由I－U图线得，当I＝0.40 A时，U＝6.0 V，故小电珠的实际功率为P＝IU＝2.4 W.答案：(1)见解析(2)6.0 2.43．(2015·济南模拟)有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小电珠的U－I图线，有下列器材可供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)D ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.4 Ω)E ．滑动变阻器(5 Ω，10 A)F ．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．(用序号字母表示) (2)为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成完整的实物电路图．解析：(1)因小电珠的额定电压为4 V ，为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故只能选用0～5 V 的电压表，故选A.由P ＝UI 得，电珠的额定电流I ＝PU＝0.5 A ，故应选择0～0.6 A 量程的电流表，故选D.(2)由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E.(3)电珠内阻R ＝U 2P ＝8 Ω，电压表内阻远大于电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示．答案：(1)A D (2)E (3)见解析4．(2015·唐山统考)某同学合理选用下列器材组成一个电路，同时对两个不同的热敏电阻R A 、R B 进行了测量，得到了两个热敏电阻的I －U 关系曲线，如图所示．在实验中，有以下器材供选择：A．量程为50 mA的电流表A1，内阻约10 ΩB．量程为0.6 A的电流表A2，内阻约0.05 ΩC．量程为3 V的电压表V1，内阻约10 kΩD．量程为6 V的电压表V2，内阻约50 kΩE．电动势为12 V、内阻不计的直流电源F．滑动变阻器R1(50 Ω，0.6 A)G．滑动变阻器R2(10 Ω，0.02 A)H．单刀单掷开关一个、导线若干．(1)为了得到热敏电阻完整的I－U关系曲线，请选择合适的实验器材：________________________________________________________________________(填器材前的选项字母)．(2)请设计实验电路并把它画到方框中，标明相应的器材代号．(3)该同学将R A、R B串联起来，与电压恒为7 V的稳压电源连接，则此时热敏电阻R A 和R B消耗的功率之比为________．解析：(1)根据I－U关系曲线上的数据去选择实验器材．(2)测定I－U关系曲线．要求电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法；由于热敏电阻的阻值比电压表的内阻小很多，所以电流表采用外接法．(3)由题图可知电流等大时R A∶R B＝2∶5，则可知R A和R B消耗的功率之比为2∶5.答案：(1)ACDEFH(2)电路如图所示(3)2∶55．(2015·广东汕头摸底)某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件，如图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：；为方便实验操作，滑动变阻器应选用________．(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号．—元件—(3)实验发现测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：________________________________________________________________________.不同点：________________________________________________________________________.解析：由图线可知，电路最大电流大于50 mA，因此电流表选A2；电路最大电压为3 V，电压表选V1；滑动变阻器采用分压式接法，选阻值小的R1.答案：(1)A2V1R1(2)如图(3)电阻随所加电压改变而改变该元件电阻随电压升高而减小，小电珠电阻随电压升高而增大6．某学习小组拟研究一个标有“3.6 V 1.8 W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：①电流表A，量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω；②电压表V，量程0～15 V，内阻约为15 kΩ；③滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω；④学生电源E，电动势为4 V，内阻不计；⑤开关S及导线若干．(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来．(2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果．于是又从实验室找来一量程为I g＝100 μA、内阻R g＝1 000 Ω的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5 V的电压表，则需串联一个阻值为________ Ω的电阻．(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如下表所示：12丙丁(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为________W．已知电源的电动势为E＝3.0 V，内阻r＝1.5 Ω，定值电阻R0＝4.5 Ω.(结果保留两位有效数字)解析：(1)如图所示(2)设需要串联的电阻阻值为R x，则有I g(R g＋R x)＝5 V，代入数据可得R x＝49 000 Ω.(4)将定值电阻R0看做该电源的电阻，则内阻r′＝6 Ω，由此可得路端电压U＝E－Ir′，在I1－I2图线所在坐标纸上作出该I－U图象如下图所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.1 V，所以该灯泡消耗的功率约为P＝0.32×1.1 W≈0.35 W.答案：(1)见解析图(2)49 000(3)如下图所示(4)0.35。

第七章第4讲实验八描绘小电珠的伏安特性曲线1．(单选)(2015年普宁模拟)为探究小电珠L的伏安特性，连好如图K7－4－1所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是( )图K7－4－1A B C D【答案】C【解析】小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻R增大，所以U－I图线的斜率增大，故选项C正确．2．(2015年丹东调研)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，因而引起功率变化．一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室备有的器材是：电压表(0～3 V，约3 kΩ)，电流表(0～0.6 A，约0.1 Ω)，电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干．实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压．(1)在虚线框内画出实验电路图．(2)根据实验测得数据描绘出如图K7－4－2所示的U－I图象，小灯泡电压随电流变化曲线，由此可知，小灯泡电阻R随温度的升高而________．(填“变大”“不变”或“变小”)图K7－4－2(3)如果一电池的电动势为2 V，内阻为2.5 Ω.请你根据上述实验的结果，确定小灯泡接在该电池的两端，小灯泡的实际功率是________W.【答案】(1)实验电路图如图所示．(2)变大(3)0.44(0.39～0.48)【解析】根据题目要求，小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压，应该设计成分压电路；由于小灯泡电阻不大，电流表外接．由小灯泡电压随电流变化曲线可知，图线上点的纵横坐标比值随电流的增大而增大，说明小灯泡的电阻R随电流的增大而增大．而电流增大则导致灯丝温度升高，所以小灯泡的电阻R随温度T升高而增大．在题给的小灯泡电压随电流变化曲线上作出电池的伏安特性曲线，如图所示，该曲线与小灯泡电压随电流变化曲线的交点对应的纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡的电压和电流，小灯泡的实际功率是P＝UI＝1.10×0.40 W＝0.44 W.3．(单选)在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有4个错误电路，如图K7－4－3所示．电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下4种现象：图K7－4－3a．电珠L不亮；电流表示数几乎为零b．电珠L亮度增加；电流表示数增大c．电珠L开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d．电珠L不能亮；电流表从示数不为零增大到线圈烧断与上述abcd 4种现象对应的电路序号为( )A．③②①④ B．③④②①C．③①④② D．②①④③【答案】A【解析】a中电珠L不亮，电流表示数几乎为零说明它们同时与电压表串联，此现象与电路③相对应；b中电珠L亮度增加，电流表示数增大说明电珠L与电流表串联，此现象与电路①相对应；c中电珠L开始不亮，后来忽然发光，电流表从示数不为零到线圈烧断说明电珠L与电流表并联，当电流表被烧断后，电珠L才忽然发光，此现象与电路②相对应；d 中电珠L不亮，电流表示数增大到烧断线圈说明电流表是单独一条支路，电珠L始终不亮说明电珠与电压表串联，此现象与电路④相对应．4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图K7－4－4(a)所示方式连接好电路，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．(a) (b)图K7－4－4(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．(2)某同学测出电源和小灯泡的U－I图线如图K7－4－4(b)所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝________Ω.(3)某同学在实验中还测出A、B、C3种元件的伏安特性曲线分别如图K7－4－5中的甲、乙、丙所示，下列说法正确的是________．甲乙丙图K7－4－5A．A可以作为标准电阻使用B．B可以作为标准电阻使用C ．B 的阻值随电压升高而增大D ．C 的阻值随电压升高而增大【答案】(1)g (2)0.8 (3)AC【解析】(1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g 导线断路．(2)由电源的U －I 图线知E ＝3.0 V ，r ＝1 Ω，当小灯泡与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋r ＋R 灯)．又由小灯泡的U －I 图线得R 灯＝UI＝1.2 Ω， 解得R ＝0.8 Ω.(3)题图(a)元件的I －U 图线是直线，说明电阻不随电压的变化而变，故可作标准电阻，故选项A 正确，B 错误．因I －U 图线与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻值，故选项C 正确，D 错误．5．发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号为，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学用实验的方法测得它两端的电压U 和通过它的电流I 的数据如下表所示.(1)R V 约为10 k Ω，电流表的内阻R mA 约为100 Ω)(2)在下面的小方格纸上用描点法画出二极管的I －U 图象．图K7－4－6(3)若发光二极管的最佳工作电压为2.0 V，而电源是由内阻不计、电动势为1.5 V的两节干电池串联而成的．根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作处于最佳状态？________________________________________________________________________ 【答案】见解析【解析】(1)由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100～500 Ω之间，与R mA R V＝1 000 Ω比较，属于小电阻，应采用电流表外接法；又从表格中得到信息，实验时，电压必须从0开始增大，因此滑动变阻器必须采用分压式接法，所以实验电路如图(a)所示．(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，可画出二极管的I－U图线，如图(b)中的曲线所示．(3)83.3 Ω6．某同学如图K7－4－7所示电路，测绘标有“3.8 V，0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R 随电压U变化的图象．图K7－4－7(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A1(量程100 mA，内阻约2 Ω)；A2(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)；电压表：V1(量程5 V，内阻约5 kΩ)；V2(量程15 V，内阻约15 kΩ)；滑动变阻器：R1(阻值范围0～10 Ω)；R2(阻值范围0～2 kΩ)；电源：E1(电动势为1.5 V，内阻约为0.2 Ω)；E2(电动势为4 V，内阻约为0.04 Ω)．为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表____，电压表________，滑动变阻器________，电源______．(填器材的符号)(2)根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图K7－4－8所示．由图象可知此灯泡在不工作时，灯丝电阻为______Ω；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为____Ω，灯泡实际消耗的电功率为________W.图K7－4－8(3)根据R－U图象，可确定小灯泡消耗的电功率P与外加电压U的关系．符合该关系的示意图是下列图中的______．【答案】(1)A2V1R1E2(2)1.5 11.5 0.78 (3)A【解析】(1)灯泡的额定电压为3.8 V，选用V1，V2的量程太大，精确度不够．额定电流0.3 A，选用A2，A1的量程为100 mA，太小，会被烧坏．灯泡的额定电压为3.8 V，则电源4 V 足够用，选用E2，滑动变阻器R2电阻为 0～2 kΩ，阻值范围太大，不易调节，灯泡的电压、电流变化范围小，应选用R1.(2)由图读出U＝0时，灯泡的阻值为1.5 Ω，当U＝3 V时，由图读出电阻值从而得到电流约为0.26 A，则功率为P＝UI＝3×0.26 W＝0.78 W.(3)由图得选项A正确．。