2020届高三高考物理复习专题突破：描绘小电珠的伏安特性曲线

2020年高考物理一轮专题：第34讲实验：描绘小电珠的伏安特性曲线姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、填空题 (共1题；共2分)1. （2分）(2017·东城模拟) 要描绘一个标有“3V 0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差．已选用的器材除导线、开关外，还有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）电流表（量程为0～0.6A，内阻约为lΩ）电压表（量程为0～3V，内阻约为3kΩ）滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流l A）①实验电路应选用图1中的________（填字母代号）．②按照①中选择的电路进行连线，如图2所示，其中应该去掉的连线是________（选填相应的字母）．③闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于最________端（选填“左”或“右”）．④以电压表的读数U为横轴，以电流表的读数J为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线，如图3所示．由图可知：随着电压的增大，小灯泡的电阻________＜选填“增大”或“减小”），其发生变化的原因________．⑤如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V．内阻为5Ω的电源两端．电路接通后小灯泡两端的电压是________V．⑥如图4所示为二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是________．A．二极管是非线性元件B．只要加正向电压二极管的电阻就为零C．只要加反向电压二极管中就没有电流通过D．给二极管加正向电压时，随着电压升高，它的电阻增大E．正确使用欧姆表的不同倍率测得二极管的正向电阻往往不同．二、实验探究题 (共12题；共82分)2. （5分） (2017高二上·龙华期末) 利用负温度系数热敏电阻制作的热敏传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．（1）如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________（选填“大”或“小”）．（2）上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20℃（如图甲所示），则25℃的刻度应在20℃的刻度的________（选填“左”或“右”）侧．（3）为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材（可增加元器件）设计一个电路．3. （8分）图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R 为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表．（1）按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．（2）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________ (填“a端”、“中央”或“b端”)．（3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2，多次改变滑动端c的位置，得到的数据为I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在下图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．（4）利用所得曲线求得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(保留两位小数)（5）该电路中电源输出的短路电流Im＝________A.4. （8分） (2017高二上·临川期末) 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻现象”，利用这种效应可以测量压力大小，若图1为某压敏电阻在室温下的电阻﹣﹣压力特性曲线，其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值，为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF ，请按要求完成下列实验．（1）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4×102：0.8×102N，不考虑压力对电路其它部分的影响）．要求误差较小．提供的器材如下：A、压敏电阻，无压力时阻值R0=6000ΩB、滑动变阻器R，全电阻约200ΩC、电流表A，量程2.5mA，内阻约30ΩD、电压表V，量程3V，内阻约3kΩE、直流电源E，电动势3V，内阻很小F、开关S，导线若干（2）正确连线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33mA，电压表的示数如图3所示，则电压表的读数为________V．（3）此时压敏电阻的阻值为________Ω；结合图1可知待测压力的大小F=________N．（计算结果均保留两位有效数字）5. （9分）(2017·建水模拟) 某实验小组设计了如图甲的电路，其中RT为热敏电阻，电压表量程为3V，内阻RV约10kΩ，电流表量程为0.5A，内阻RA=4.0Ω，R为电阻箱．（1）该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下电压表示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R，在I﹣U坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在________（选填“a”或“b”）点；（2）利用（1）中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为________；（用U1、I、R 和RA表示）（3）实验小组利用（2）中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在I﹣U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E=________V，内电阻r=________Ω；（4）实验中，当电阻箱的阻值调到6Ω时，热敏电阻消耗的电功率P=________W．（保留两位有效数字）6. （6分） (2017高三上·濠江期末) 同学们测量某电阻丝的电阻Rx ，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表．①若所用图1所示电路进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的________点（选填“b”或“c”）．②测得电阻丝的U﹣I图如图2所示，则Rx为________Ω（保留两位有效数字）．③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化．他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v（用风速计测）的变化关系如图3所示．由图可知当风速增加时，Rx会________（选填“增大”或“减小”）．在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，需要将滑动变阻器RW的滑片向________端调节（选填“M”或“N”）．④为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图4所示的电路，其中R为两只阻值相同的电阻，Rx 为两根形同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表．如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“+”端和“﹣”端应分别连接到电路中的________点和________点（在“a”“b”“c”“d”中选填）．7. （3分） (2018高二上·湛江月考) 现要测定一个额定电压2.5 V、额定功率约0.7 W的小灯泡的伏安特性曲线．（1）为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在答题卡中相应位置按要求连好如下的实物电路图．（2）实验中为了便于操作，应选用下面的滑动变阻器________(填器材代号)．滑动变阻器R1，最大电阻1 kΩ，额定电流0.5 A滑动变阻器R2，最大电阻5Ω，额定电流2 A（3）合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的________(填“左端”或“右端”)．（4）由实验中确定的小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系，可知下面符合该关系的图像是________．8. （11分） (2019高二上·惠来期中) 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V，0.5A”，其他供选择的器材有：电压表V1（量程6V，内阻约20kΩ）电流表A1（量程3A，内阻约0.2Ω）电流表A2（量程0.6A，内阻约1Ω）变阻器R1（0-1000Ω，0.5A）变阻器R2（0-20Ω，2A）学生电源E（6-8V）开关S及导线若干实验中要求在电压表示数从0开始读取并记录下几组不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线。

2020年高考物理备考微专题精准突破专题8.10 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线【专题诠释】一实验原理与操作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，按实验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S.3．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S.4．拆除电路，整理仪器．5．电流表外接法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．6．滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出I-U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．7．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左端．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．二数据处理与误差分析1．画图象根据测出的电流、电压值描点，要用平滑曲线将各点拟合起来，不要画成折线．2．分析图象(1)U-I图象：图象的斜率越大表示电阻越大．(2)I-U图象：图象的斜率越大表示电阻越小．3．应用图象(1)在伏安特性曲线上找到符合电路的实际电压和电流，可计算电阻或功率．(2)当把被测的小灯泡与电源连接时，要综合应用小灯泡和电源的两个U-I图象，利用两个图象的交点求解．三实验拓展与创新创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新1.探究其在无光照时的反向伏安特性2．计算出通过硅光电池的反向电流大小3．通过图线判断，硅光电池无光照下加反向电压时I x与U x的线性关系实验器材的创新1.探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性2．描绘图象，并应用图象解决问题3．测量手心的温度实验过程的创新1.分析电阻丝的电阻R x随风速v(用风速计测)的变化关系2．设计电路，通过电压表的示数来显示风速【高考领航】【2018·高考全国卷Ⅰ】某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表○V (量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2-t数据见下表．t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端．(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线．(3)由图乙可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得R T＝________Ω.(4)将R T握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃. 【答案】(1)b(2)如图所示(3)450(4)620.033.0【解析】(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．(3)由图象可知t＝44.0℃时，电阻的阻值为450 Ω.(4)由图丙可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图象可得温度约为33.0 ℃.【2017·高考全国卷Ⅰ】某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框内画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．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”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)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2位小数)【答案】(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.39 1.17【解析】(1)要实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω，所以需将电流表外接．(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．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0′(电动势4 V，内阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为P min＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为P max＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W.【最新考向解码】例1.(2019·石家庄精英中学高三二调)某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡标称值为“2.5 V 1.25 W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：电压表V1(量程为3 V，内阻为3 kΩ)；电流表A1(量程为100 mA，内阻为10 Ω)；电流表A2(量程为3 A，内阻为0.1 Ω)；滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为2 A)；滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流为0.5 A)；定值电阻R3(阻值为2.5 Ω)；定值电阻R4(阻值为10 Ω)；定值电阻R5(阻值为1 kΩ)；电源E(E＝3 V，内阻不计)。

描绘小电珠的伏安特性曲线1、为描绘一只规格为“2.8V,1.6W"的小灯泡的伏安特性曲线,某同学准备了以下器材:A ．干电池组E(电动势3V)B ．滑动变阻器R(最大电阻5Ω)C ．电流表1A (量程0.6A,内阻约0.5Ω)D ．电流表2A (量程3A,内阻约0.1Ω)E ．电压表1V (量程3V,内阻约3k Ω)F ．电压表2V 量程15V,内阻约15k Ω)G ．开关一个,导线若干。

1.实验应选用的电流表是____,电压表是_____。

(填器材字母序号)2.测量电路应釆用电流表___(填“内接”或“外接”)法,控制电路应采用滑动变阻器____(填“限流式”或“分压式”)连接。

3.如图,作出的I 一U 图像中___(填“a ”、“b ”或“c ”)线比较符合小灯泡的伏安特性曲线。

2、某同学使用如图甲所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值,已知小灯泡标有“2.5V,1.25W ”字样,备选滑动变阻器有两种规格,1R 标有“10Ω,2A ”,2R 标有“100Ω,0.2A ”。

现要求小灯泡两端电压从零开始,并能测量多组数据。

(1)为使操作更为方便,滑动变阻器应选用___________(填“1R ”或“2R ”)。

(2)在答题纸上将实物图补充完整。

(3)图乙为根据实验数据作出的一条I U 图线,从图中求出小灯泡正常工作时的阻值大小为____________Ω(结果保留两位有效数字),考虑电表对线路的影响,此阻值比小灯泡的实际阻值偏___________(填“大”或“小”)。

3、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“5 V ，2.5 W ”的小灯泡.导线和开关外，还有：A.直流电源（电动势约为5 V ，内阻可不计）B. 直流电流表（量程0〜3A ，内阻约为0.1Ω）C. 直流电流表（量程0〜600mA ，内阻约为5Ω）D. 直流电压表（量程0〜15V ，内阻约为15k Ω）E. 直流电压表（量程0〜5V ，内阻约为10 k Ω）F. 滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A ）G. 滑动变阻器（最大阻值1k Ω，允许通过的最大电流为0.5 A ）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。

专题42 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线1．实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。

2．实验数据处理：（1）在坐标纸上以U（自变量）为横轴，I（因变量）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，就得到伏安特性曲线。

3．实验注意事项：（1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。

（2）要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。

（3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。

（4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的13以上。

4．误差分析：（1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。

（2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。

（3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡标有“2.5 V，0.75 W”，其他可供选择的器材有：A．电压表V1（量程3 V，内阻约3 kΩ）B．电压表V2（量程15 V，内阻约15 kΩ）C．电流表A1（量程3 A，内阻约0.2 Ω）D．电流表A2（量程0.6 A，内阻约1 Ω）E．滑动变阻器R1（0~1 kΩ，0.5 A）F．滑动变阻器R2（0~10 Ω，2 A）G．电源E（6 V）H．开关S及导线若干（1）实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。

（请填写器材前面的字母代码）（2）画出实验电路原理图。

【参考答案】（1）A D F （2）如图【详细解析】（1）根据小灯泡规格“2.5 V，0.75 W”可知，电压表应选A，电流表应选D；由于实验要求电压从零调节，滑动变阻器应采用分压式接法，选择总电阻小的F。

（2）由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。

实验九描绘小电珠的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．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．3．实验步骤(1)画出电路图(如图1甲所示)．图1(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图乙所示的电路．(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，得到小电珠的伏安特性曲线．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．(2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A.②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上． ⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用总阻值与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用总阻值较小的滑动变阻器．1．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(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A 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接法：目的是使小电珠两端的电压能从0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0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0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)I －U 图线在U 0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U ＝1.0 V 左右绘点要密，以防出现较大误差．2．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，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．命题点一 教材原型实验例1 (2017·全国卷Ⅰ·23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V ，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V ，内阻3 kΩ)；电流表(量程0.5 A ，内阻0.5 Ω)；固定电阻R 0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R (阻值0～9.0 Ω)；电源E (电动势5 V ，内阻不计)；开关S ；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框中画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图2(a)所示．图2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”)，灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E 0(电动势4 V ，内阻1.00 Ω)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)答案 (1)见解析图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17解析 (1)电压表量程为3 V ，要求能够实现在0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的电阻R L ＝U I ＝3.80.32 Ω＝11.875 Ω，因R L R A ＜R V R L，故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示．(2)由IU 图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R ＝ρl S知，灯丝的电阻率增大． (3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0 Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E 0＝U ＋I (R ＋r )得U ＝－10I ＋4，作出图线①如图所示．由交点坐标可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1≈0.39 W；当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E0＝U＋I(R＋r)得，I＝－U＋4，作出图线②如图所示．由交点坐标可得，U2＝3.70 V，I2＝315 mA，最大的功率为P2＝U2I2≈1.17 W.变式1(2018·山东省泰安市上学期期末)某同学研究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3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程5 V，内阻3 kΩ)；电流表A(量程0.3 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1.0 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S，导线若干；(1)实验要求能够实现在0～0.32 A的范围内对小灯泡进行测量，利用上述器材，设计电路，在虚线框中画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图3甲所示．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”)；设A为实验曲线上的某点，过A点的切线斜率为k1，坐标原点与A点连线的斜率为k2，在对应A点时小灯泡的电阻为________．图3(3)用另一电源E0(电动势3 V，内阻1.0 Ω)和题给器材连接成如图乙所示的电路，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．(结果保留2位有效数字)答案(1)见解析图(2)增大1k2(3)0.21(0.20～0.23均可)解析(1)因本实验需要电流从零开始调节，因此应采用滑动变阻器分压接法；由于电流表量程较小，为了扩大电流表量程，将R0和电流表并联，因并联后的电流表内阻R A满足R LR A<R V R L，故电流表采用外接法，故原理图如图所示：(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，灯泡的功率最小，将R等效为电源内阻，则电源电动势为3 V，等效内阻为10 Ω，则有：U＝3－10I.作出电源的I－U图象如图中直线所示．由图线交点可知，灯泡电压为U＝1.12 V，电流I＝188 mA＝0.188 A，则最小功率P＝UI＝1.12×0.188 W≈0.21 W.变式2(2018·河南省鹤壁市调研)给定下列器材来研究某一小灯泡L的伏安特性曲线．A．规格为“9 V9 W”的小灯泡L一个B．直流电流表(量程50 mA，内阻r1为30 Ω，示数用I1表示)C．直流电流表(量程0.2 A，内阻r2为6 Ω，示数用I2表示)D．直流电压表(量程6 V，内阻约为20 kΩ，示数用U1表示)E．直流电压表(量程10 V，内阻约为30 kΩ，示数用U2表示)F．定值电阻R，阻值为1.2 ΩG．直流电源，电动势E＝12 V，内阻不计H．滑动变阻器a，最大阻值为500 ΩI．滑动变阻器b，最大阻值为10 ΩJ．开关一个，导线若干(1)为了减小实验误差，更好地描绘小灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器应选用________(填写对应器材前的字母序号)，其理由是滑动变阻器在电路中应起__________(填“分压”或“限流”)作用．(2)在虚线框中画出实验原理图．(3)用所选器材的示数分别写出小灯泡两端电压U L 和电流I L 的表达式U L ＝________，I L ＝________.(4)测量多组U L 、I L 数据，作出小灯泡的伏安特性曲线．答案 (1)I 分压 (2)见解析图 (3)U 2－6I 2 6I 2解析 (1)本实验要测量小灯泡的伏安特性曲线，故小灯泡两端的电压要从0开始变化，则滑动变阻器应该起分压作用，故应选用总阻值较小的I.(2)对小灯泡由I L ＝P L U L ＝1 A 可知，所给电流表的量程都较小，故应改装为量程较大的电流表．利用与定值电阻R 并联，恰好可以改装成量程为1.2 A 的电流表，由于小灯泡额定电压为9 V ，故选择量程为10 V 的电压表．由于电流表的内阻已知，选择电流表内接法，故电路图如图所示．(3)由电路图可得U 2＝U L ＋U R ，而U R ＝U A2＝I 2r 2，故U L ＝U 2－I 2r 2＝U 2－6I 2，I L ＝I 2＋I R ＝I 2＋I 2r 2R＝6I 2. 命题点二 实验拓展与创新例2 (2018·山西省重点中学协作体期末)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．图4(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图4甲中的________(填“a ”或“b ”)．(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，太阳能电池板的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V 时，太阳能电池板的电阻为________ Ω.(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为________ V ．若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是________%.(结果保留三位有效数字) 答案 (1)a (2)很大 1 000 (3)2.80 64.3(64.1～64.5均对)解析 (1)用题图a 可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a 图；(2)由题图可知，当电压小于2.00 V 时，通过太阳能电池板的电流几乎为零，故太阳能电池板的电阻很大；当电压为2.80 V 时，电流为2.8 mA ，则可知太阳能电池板的电阻为R ＝U I＝2.8 V2.8×10－3 A＝1 000 Ω； (3)由U －I 图线可知，电池板作为电源时的电动势为2.80 V ；若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，则画出此电阻的U －I 图线，与电池板的U －I 图线交于一点，读出U ＝1.80 V ，I ＝1.80 mA ，该电池板的效率是η＝IU IE ×100%＝1.802.80×100%≈64.3%.变式3 (2018·四川省凉山州三模)某实验小组要探究一小灯泡的伏安特性曲线，并研究小灯泡在不同电压下的实际功率，实验电路如图5甲所示：图5(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应在________端．(填“a ”或“b ”)(2)闭合开关，把滑片P 向另一端移动过程中，发现电流表与电压表均有明显读数且读数几乎不变，则电路中出现故障的元件可能是________．(填“A ”或“B ”)A ．小灯泡B ．滑动变阻器(3)该小组根据实验数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，可判定在图乙中小灯泡的功率P 与加在其两端电压的平方U 2的图象正确的是________．(选填“1”、“2”或“3”)(4)某同学将两个完全相同的这种小灯泡并联接在电源两端，已知电源的电动势E ＝3 V 、内阻r ＝2 Ω，则此时每个小灯泡的实际功率为________．(结果保留两位有效数字)答案 (1) a (2)B (3)3 (4)0.44(0.42～0.46)解析 (1)此电路是分压电路，滑动变阻器的aP 部分与小灯泡并联，开始时应使小灯泡两端电压最小，故滑片应置于a 端；(2)电流表与电压表均有明显读数，说明灯泡所在电路正常，电压表与电流表读数几乎不变，说明滑动变阻器没有起到应有的作用，故可能存在故障的是滑动变阻器，故选B ；(3)由P ＝U 2R，随着小灯泡两端电压的增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大，P 随U 2的变化变缓，即图线为3；(4)灯泡两端的电压为U ，流过每个灯泡的电流为I ，则E ＝U ＋2Ir ，得U ＝3－4I ，在题图丙中画出电源的U －I 图线如图所示交点坐标U＝2.20 V，I＝0.20 A，所以每个小灯泡的实际功率为：P＝UI＝0.44 W.变式4(2018·江西省七校第一次联考)某实验小组设计了如图6甲所示的电路，其中R T为热敏电阻，电压表量程为3 V，内阻R V约10 kΩ，电流表量程为0.5 A，内阻R A＝4.0 Ω，R 为电阻箱．图6(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下的电压表示数U1、电流表示数I和电阻箱的阻值R，在I－U坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在________(选填“a”或“b”)点；(2)利用(1)中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为________；(用U1、I、R和R A表示)(3)实验小组利用(2)中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在I－U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω；(4)实验中，当电阻箱的阻值调到8.5 Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________ W．(保留两位有效数字)答案(1)a(2)U2＝U1＋I(R＋R A)(3)6.05．0(4.8～5.2均可)(4)0.46(0.44～0.48均可)解析(1)利用伏安法测电阻，由题图乙中曲线可知热敏电阻的阻值远小于电压表内阻，所以采用电流表采用外接法，故导线c应接在a点；(2)路端电压U2等于外部各部分上的电压之和，则根据串、并联电路规律可知外电压U2＝U1＋I(R＋R A)(3)直线与U 轴的交点为电动势，直线的斜率绝对值的倒数为内阻的大小；由题图乙中直线可知电源的电动势为6.0 V ，内电阻为r ＝6－40.4Ω＝5.0 Ω. (4)等效电源内阻r 0＝4.0 Ω＋5.0 Ω＋8.5 Ω＝17.5 Ω； 在题图乙中作等效电源的I －U 图象，如图所示；与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标为(2.1,0.22)，所以热敏电阻的电功率为P ＝2.1×0.22 W ≈0.46 W.。

实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线【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】1．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起来。

2．电流表外接：因为小电珠电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化。

【实验器材】小电珠(“3.8 V,0.3 A”或“2.5 V,0.6 A”)、4～6 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、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，按如图所示的原理图连接好实验电路。

2．把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。

3．移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值UU(V) 0 0.2 0.4 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8I(A)应的点，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。

5．拆除电路，整理仪器。

【注意事项】1．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：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．3．U－I图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差．4．建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。

【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．【典型例题】一、实验原理和器材的选择例题：有一小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩC．电流表(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(最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A)F．滑动变阻器(最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_______________________ _________.(2)电压表选、电流表选、滑动变阻器选。

实验九描绘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(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A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．I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V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，I－U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．热点一 电路设计和实验原理[典例赏析][典例1] (2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V ，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V ，内阻3 kΩ)；电流表(量程0.5 A ，内阻0.5 Ω)；固定电阻R 0(阻值 1 000 Ω)；滑动变阻器R (阻值0～9.0 Ω)；电源E (电动势5 V ，内阻不计)；开关S ；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V 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)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．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”)，灯丝的电阻率 ________ (填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E 0(电动势4 V ，内阻1.00 Ω)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)[解析] (1)要求能够实现在0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如图(2)由I －U 图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律R ＝ρlS知，电阻率增大；(3)当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E ＝U ＋I (r ＋R )得U ＝4－10I ，在图中作出该直线如图所示，交点坐标约为U ＝1.80 V ，I ＝225 mA ，P 1＝UI ＝0.41 W ；整理得：I ＝－1R ＋r U ＋E R ＋r，当直线的斜率最大时，与灯泡的I －U 曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大．当滑动变阻器电阻值R ＝0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U ＝3.75 V ，I ＝0.313 A ，如图所示，最大的功率为P 2＝UI ＝1.17 W.[答案] (1)图见解析(2)增大 增大 (3)0.41 1.17[题组巩固]1．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，除有一标有“6 V 1.5 W”的小电珠、导线和开关外，还有：A ．直流电源6 V(内阻不计)B ．直流电流表0～3 A(内阻在0.1 Ω以下)C ．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω)D ．直流电压表0～10 V(内阻约为15 kΩ)E ．滑动变阻器10 Ω，2 AF ．滑动变阻器1 kΩ，0.5 A实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用 ________ ，滑动变阻器应选用 ________ (均用序号表示)．(2)在虚线框内画出实验电路图．(3)试将下图所示器材连成实验电路．解析：(1)I 额＝1.56A ＝250 mA ，故电流表应选C.因要求小电珠两端的电压从零开始变化，滑动变阻器用分压式接法，应选较小阻值的E.(2)实验电路图如图所示(3)实物图连线如图所示答案：(1)C E (2)图见解析(3)图见解析2．如图是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．(1)根据图在虚线框内画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为 3 V．所示读数为：①__________、②__________、③__________、④________.两组数据得到的电阻分别为________ 和________ .解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压的范围大，变阻器用分压接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示．(2)电流表量程为0.6 A 时，最小刻度为0.02 A ，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A ，②表示数为0.24 A ；电压表量程为 3 V ，最小刻度为0.1 V ，应估读到0.01 V ，所以③表示数为 2.00 V ，④表示数为0.27 V ，根据欧姆定律R 1＝U 1I 1＝2.00 V 0.24 A＝8.3 Ω，R 2＝U 2I 2＝0.270.1Ω＝2.7 Ω. 答案：(1)图见解析 (2)0.10 A(0.10±0.02均可)0．24 A 2.00 V 0.27 V(0.27±0.01均可) 8.3 Ω(8.3±0.1均可) 2.7 Ω(2.7±0.1均可)热点二 数据处理及误差分析[典例赏析][典例2] 某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 ________ A ；(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将 ________ 只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V 、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为 ________ W(保留两位小数)．[解析] (1)连线如图所示(2)由题图乙知电流表量程为0.6 A，所以读数为0.44 A；(3)电源内阻为 1 Ω，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即小电珠的总功率最大，此时外电路电压等于内电压等于 1.5 V，由题图丙知当小电珠电压等于1.5 V时电流约为0.38 A，此时电阻约为R＝UI＝3.95 Ω≈4 Ω，并联后的总电阻为1 Ω，所以需要4个小电珠并联，小电珠消耗的总功率约为P＝U2R外＝1.521W＝2.25 W.[答案](1)图见解析(2)0.44 (3)4 2.25[题组巩固]3．由金属丝制成的电阻器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．待测电阻器R x(2.5 V,1.2 W)B．电流表A(0～0.6 A，内阻为1 Ω)C．电压表V(0～3 V，内阻未知)D．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流为1 A)E．电源(E＝3 V，内阻r＝1 Ω)F．定值电阻R0(阻值为5 Ω)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：R算补全表格中的空格，然后在图中画出电阻器的伏安特性曲线．(3)该同学将本实验中的电阻器R x以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是________ W．(结果保留两位小数) 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式接法．电路图如图甲所示．(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 R＝U－Ir，数据如下表．电阻器的伏安特性曲线如图乙中曲线所示．R0－I图线的交点可得此时电阻器的电压U R＝0.9 V，电流I＝0.35 A，电阻器的实际功率为P＝U R I≈0.32 W.答案：见解析4．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，要测量—个标有“3 V 1.5 W”的小电珠两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A．直流电源3 V(内阻可不计)B．直流电流表0～600 mA(内阻约为0.5 Ω)C．直流电压表0～3 V(内阻约3 kΩ)D．滑动变阻器(10 Ω，1 A)E．滑动变阻器(1 kΩ，300 mA)F．开关、导线若干(1)本实验中滑动变阻器应选用________ (选填“D”或“E”)．(2)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图甲所示的坐标纸上作出该小电珠的伏安特性曲线．(3)如图乙所示，将两个这样的小灯泡并联后再与阻值为5 Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒为4 V的电路中，每个小灯泡的实际功率为________ W.乙解析：(1)实验中需测量多组数据，滑动变阻器用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选D.(2)描点画图，如图所示．(3)设小灯泡两端的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：U0＝U＋2IR0，所以U＝－2R0I＋U0，代入数据得U＝－10I＋4，在小灯泡的伏安特性曲线同一坐标系上画出该直线，其交点(U ，I )即为小灯泡的实际电压、电流值，可得小灯泡消耗的实际功率P ＝UI ＝0.3 W.答案：(1)D (2)图见解析 (3)0.35．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 按下图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．闭合开关后：(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 图线如图所示，电源的电动势E ＝ ________ V ；小灯泡的电阻随温度的升高而 ________ .(3)将与上面相同的两个小灯泡并联后接到上面电源上，每一只小灯泡的实际电功率是 ________ W.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 ，由曲线上每一点对应的R ＝U I判断出小灯泡的电阻随温度的升高而增大．(3)两个小灯泡并联后接到上面的电源上，如图甲所示，这种情况下，路端电压为任一小灯泡两端的电压，假设一个小灯泡上的电流为I ，则干路中的电流为2I ，电路方程为E ＝U ＋2Ir ，变形可得函数方程U ＝E －(2r )I ，其函数图象如图乙所示，这个电路图线与一个灯泡的伏安特性曲线的交点即为一个小灯泡的实际工作参量，因为路端电压U 在数值上也是一个小灯泡两端的电压，根据交点坐标(1.1 V,0.95 A)可以计算出一个小灯泡消耗的功率为P ＝UI ＝1.1×0.95 W＝1.045 W.答案：(1)g(2)3.0 增大(3)1.045热点三拓展创新实验[核心提炼]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采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理．[典例3] 某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等．(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为________ Ω.据此应选择图中的________ (填“(b)”或“(c)”)电路进行实验；(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________ (填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验；(3)如图(d)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________ (填“X”或“Y”)是非线性元件；(4) 该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路图如图(e)所示，闭合S1和S2, 电压表读数为3.00 V；断开S2, 读数为1.00 V．利用图(d)可算得E＝________ V．r＝________ Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)．[解析](1)由题图(a)可知，多用电表的读数为10 Ω，由于元件的电阻较小，电路应选用电流表外接法，即选择图(b)电路．(2)当滑动变阻器的滑片向右移时，电流表的示数增大．(3)由于元件Y的U－I图线是曲线，因此Y是非线性元件．(4)设线性元件的电阻为R，由U－I图线可知，R＝3.0 V0.30 A＝10 Ω，则S1、S2均闭合时，E＝0.3 A×(10 Ω＋r)，S1闭合、S2断开时，E＝0.1 A×(10 Ω＋21 Ω＋r)，解得E≈3.2 V，r＝0.50 Ω.[答案](1)10 (b) (2)增大(3)Y (4)3.2 0.50[题组巩固]6．(2016·天津卷)某同学想要描绘标有“3.8 V0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 Ω)定值电阻R4(阻值等于10 Ω)定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)电源E(E＝6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．(2)该同学描绘出的I －U 图象应是下图中的 ________ .解析：(1)用电压表V 1和R 5串联，可改装成量程为U ＝U g r g (r g ＋R 5)＝33×(3＋1) V ＝4 V的电压表；用量程为200 mA 的电流表A 1与定值电阻R 4并联可改装为量程为I ＝I g ＋I g r gR 4＝0.2 A ＋0.2×1010A ＝0.4 A 的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接，电路图如图．(2)小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I －U 图象应该是B. 答案：(1)图见解析 (2)B7．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 mA ，最大电压不超过7 V”，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R ＝1 kΩ，用于限流；电流表量程为10 mA ，内阻约为5 Ω；电压表(未画出)量程为10 V ，内阻约为10 kΩ；电源电动势E 为12 V，内阻不计．(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A．阻值0～200 Ω，额定电流0.3 AB．阻值0～20 Ω，额定电流0.5 A应选的滑动变阻器是________ (填“A”或“B”)．正确接线后，测得数据如下表：(3)将电路图在方框中补充完整；(4)从表中数据可知，该电学元件的电阻的特点是：_________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)滑动变阻器A允许的最大电压为0.3×200 V＝60 V＞12 V，滑动变阻器B 两端所能加的最大电压为0.5×20 V＝10 V＜12 V，为保证安全，滑动变阻器应选A.(2)由表中实验数据可知，电学元件电阻的最小测量值约为：R＝6.40.005 5Ω≈1 163.6 Ω，电流表内阻约为5 Ω，电压表内阻约为10 kΩ，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M与P之间．(3)描绘伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由(2)可知，电流表采用内接法，实验电路图如图所示：(4)由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于6 V时，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 V时，随着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．答案：(1)A (2)P(3)图见解析(4)当元件两端的电压小于 6 V时，元件电阻非常大，不导电；当元件两端的电压大于6 V时，随着电压的升高电阻变小。

1.在描绘小电珠旳伏安特性曲线时, 采用如图所示电路, 试验中发现移动滑动变阻器旳滑片时, 电流表旳示数变化而电压表旳指针不动, 下列原因也许旳是()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, 因电流表达数有变化, 故和电流表串联旳回路中不存在断点, 故A错. 若滑片接触不良, 电路中不也许有电流, 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. (·合肥模拟)为了测量一种“12 V 5 W”旳小电珠在不一样电压下旳功率, 给定了如下器材：电源: 12 V, 内阻不计；电流表: 0～0.6 A,0～3 A, 内阻可忽视；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, 容许最大电流1 A；开关一种, 导线若干．试验时规定加在电珠两端旳电压可从0调到12 V.(1)将图甲中旳实物图连接完整.(2)某位同学测得小电珠旳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, 则此时加在它两端旳电压为________V, 此时小电珠旳实际功率为________W.解析：(1)由于规定电压从0开始调整, 故滑动变阻器应采用分压式接法．又因电流表内阻可忽视, 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, 故小电珠旳实际功率为P＝IU＝2.4 W.答案: (1)见解析(2)6.0 2.43. (·济南模拟)有一种小电珠上标有“4 V 2 W”旳字样, 目前要用伏安法描绘这个小电珠旳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)试验中电压表应选用________, 电流表应选用________. (用序号字母表达)(2)为使试验误差尽量减小, 规定电压从零开始变化且多取几组数据, 滑动变阻器应选用________(用序号字母表达).(3)请在方框内画出满足试验规定旳电路图, 并把图中所示旳试验器材用实线连接成完整旳实物电路图．解析: (1)因小电珠旳额定电压为4 V, 为保证安全, 选用旳电压表量程应稍不小于4 V, 但不能大太多, 量程太大则示数不精确, 故只能选用0～5 V旳电压表, 故选A.由P＝UI得, 电珠旳额定电流I＝＝0.5 A, 故应选择0～0.6 A量程旳电流表, 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旳滑动变阻器, 故选E.(3)电珠内阻R＝＝8 Ω, 电压表内阻远不小于电珠内阻, 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．(·唐山统考)某同学合理选用下列器材构成一种电路, 同步对两个不一样旳热敏电阻RA、RB进行了测量, 得到了两个热敏电阻旳I－U关系曲线, 如图所示．在试验中, 有如下器材供选择:A. 量程为50 mA旳电流表A1, 内阻约10 ΩB. 量程为0.6 A旳电流表A2, 内阻约0.05 ΩC. 量程为3 V旳电压表V1, 内阻约10 kΩD．量程为6 V旳电压表V2, 内阻约50 kΩE. 电动势为12 V、内阻不计旳直流电源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. 单刀单掷开关一种、导线若干.(1)为了得到热敏电阻完整旳I－U关系曲线, 请选择合适旳试验器材: ________________________________________________________________________(填器材前旳选项字母).(2)请设计试验电路并把它画到方框中, 标明对应旳器材代号．(3)该同学将RA.RB串联起来, 与电压恒为7 V旳稳压电源连接, 则此时热敏电阻RA和RB消耗旳功率之比为________.解析: (1)根据I－U关系曲线上旳数据去选择试验器材.(2)测定I－U关系曲线. 规定电压从零开始变化, 故滑动变阻器采用分压式接法；由于热敏电阻旳阻值比电压表旳内阻小诸多, 因此电流表采用外接法.(3)由题图可知电流等大时RA∶RB＝2∶5, 则可知RA和RB消耗旳功率之比为2∶5.答案: (1)ACDEFH(2)电路如图所示(3)2∶55. (·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, 如图为该电器元件旳伏安特性曲线, 有同学对其提出质疑, 现需深入验证该伏安特性曲线, 试验室备有下列器材:器材(代号)规格(1)为提高试验成果旳精确程度, 电流表应选用________；电压表应选用________；为以便试验操作, 滑动变阻器应选用________. (以上均填器材代号)(2)为到达上述目旳,请在虚线框内画出对旳旳试验电路原理图, 并标明所用器材旳代号．—元件—(3)试验发现测得旳伏安特性曲线与图中曲线基本吻合, 请阐明该伏安特性曲线与小电珠旳伏安特性曲线有何异同点？相似点:________________________________________________________________________.不一样点: ________________________________________________________________________.解析：由图线可知, 电路最大电流不小于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, 选阻值小旳R1.答案: (1)A2V1R1(2)如图(3)电阻随所加电压变化而变化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种标有“3.6 V 1.8 W”旳小电珠旳伏安特性曲线, 可供选用旳器材如下: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)该学习小组中旳甲同学设计了如图甲所示旳电路进行测量, 请按照图甲所示旳电路图帮甲同学将图乙中旳实物图连接起来．(2)甲同学在试验中发现, 由于电压表旳量程较大而导致读数误差很大, 因而影响了测量成果. 于是又从试验室找来一量程为Ig＝100 μA.内阻Rg＝1 000 Ω旳敏捷电流计, 想把该敏捷电流计改装成量程为5 V旳电压表, 则需串联一种阻值为________ Ω旳电阻.(3)甲同学用改装后旳电压表进行试验,得到电流00.190.300.370.430.460.480.49表读数I1和敏捷电流计读数I2如下表所示：I1(A)I2(μA)010203040506070请在图丙中旳坐标纸上画出I1－I2图线.丙丁(4)若将该小电珠接在如图丁所示旳电路中, 则该小电珠消耗旳电功率约为________W. 已知电源旳电动势为E＝3.0 V, 内阻r＝1.5 Ω, 定值电阻R0＝4.5 Ω.(成果保留两位有效数字)解析: (1)如图所示(2)设需要串联旳电阻阻值为Rx, 则有Ig(Rg＋Rx)＝5 V, 代入数据可得Rx＝49 000 Ω.(4)将定值电阻R0看做该电源旳电阻, 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, 可知其交点坐标表达旳电流约为0.32 A, 电压约为1.1 V, 因此该灯泡消耗旳功率约为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。

描绘小电珠的伏安特性曲线基本知识实验原理：由于电流增大，小灯泡的功率也增大，温度升高，电灯丝材料的电阻率增大，因此电灯丝的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值.由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线，在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压与电流下)的电阻的倒数，斜率越小，电阻越大.实验器材：“3.8V，0.3A”的小灯泡，4~6V学生电源(或3～4个电池组)，0～100Ω的滑动变阻器，0～15V的电压表，0～06A的电流表，开关一个、导线若干.实验电路：实验步骤：(1)选取适合的仪器按上图所示的电路连接好.(2)将滑动变阻器滑片调节到A端后，闭合开关.(3)调节滑动变阻器，在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录.(4)断开开关，拆下导线，将仪器恢复原样.(5)以I为纵轴，U为横轴，画出I-U曲线并进行分析.例题和习题1.某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表○V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表○A（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3.8 V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）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

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”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）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。