2020版高考物理一轮复习第七章恒定电流实验九描绘小电珠的伏安特性曲线

第4讲 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线1．一只小灯泡，标有“3 V,1.5 W”的字样．现要描绘小灯泡0～3 V 的伏安特性曲线．实验器材有：A ．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器B ．电动势为6 V 、内阻约为1.0 Ω的电源C ．量程为0.6 A 、内阻约为1.0 Ω的电流表A 1D ．量程为3 A 、内阻约为0.1 Ω的电流表A 2E ．量程为3 V 、内阻约为6 kΩ的电压表V 1F ．量程为15 V 、内阻约为10 kΩ的电压表V 2G ．开关、导线若干(1)电压表应选用________；电流表应选用________．(将选项代号的字母填在横线上)(2)在该实验中，设计了如图1所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线上)．图1(3)以下是该实验的操作步骤：A ．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；B ．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大；C ．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U 1，I 1)，移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一组(U ，I )值，共测出12组数据；D ．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线．指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改．解析 (1)因为小灯泡的额定电压为3 V ，故电压表选E ；小灯泡的额定电流I ＝P U ＝1.53A ＝0.5 A ，故电流表选C.(2)小灯泡在额定电压下的电阻R ＝U I ＝6 Ω，由于R V R >R R A，故电流表外接．描绘伏安特性曲线时，电压从零开始，需用滑动变阻器的分压式接法，选C. 答案 (1)E C (2)C (3)步骤B 不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤D 有错，应为按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．2．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 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻1 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2甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)图2解析(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．(2)因小灯泡额定电压为4 V,0～15 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选0～5 V的A；小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 Ω，调节不方便，故应选滑动变阻器E；又因R V R A>R2x，所以电流表应外接．答案(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E 3．图3为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.图3(1)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________；②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________；③断开开关，……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．解析(1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱．闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压．(2)与实物电路相应的电路图如图所示．答案(1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压(2)如解析图所示4．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75 V＝1.22 V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，内阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)F．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.请你根据实验数据在图4中作出灯泡的U－I图线．图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.23 V，其原因是__________________________________________________________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)5．某学习小组的同学拟探究小灯泡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A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，内阻r V＝9 kΩ；标准电阻R 1，阻值1 Ω；标准电阻R 2，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．① 甲同学设计了如图5(1)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(2)所示，此时L 的电阻为________Ω.图5②乙同学又设计了如图10a 所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________V.③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图6b 所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．图6解析 ①电压表的示数U ＝2.30 V ，所以灯泡的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5 Ω. ②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3 V 时，R 2两端的电压U 2＝U V R V R 2＝39×3 V＝1 V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1)V ＝4 V. ③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程为4.0 V ，电流表的量程为0.7 A ，因此将电压表V 与标准电阻R 2串联改装为量程为4.0 V 的电压表，将电流表A 2与标准电阻R 1，并联改装量程为0.6 A ＋0.6×0.21A ＝0.72 A 的电流表．故虚线框内实验电路如下图所示．答案 ①5 ②4 ③如解析图所示。

实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小灯泡的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．实验器材小灯泡“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V ～15V”、电流表“0～0.6A ～3A”、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)将小灯泡、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的滑动触头位置，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，得到小灯泡的伏安特性曲线．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0.6A. 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，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．5．注意事项(1)电路的连接方式①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为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接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．(2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．(3)I－U图线在U＝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．6．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 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3V，额定电流600mA)B．电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C．电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)D．电压表V(量程0～3V，内阻约为10kΩ)E．滑动变阻器R1(0～10Ω，2A)F．滑动变阻器R2(0～500Ω，1A)G．直流电源E(约3V)H．开关、导线若干图2(1)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)请根据所选器材补充完整图2甲实验原理图，并标明所选器材代号．(3)正确实验，测量出多组数据，以灯泡两端的电压U为横轴，电流表的示数I为纵轴，描点如图乙所示，请在图中作出小灯泡的伏安特性曲线．(4)上述实验过程中，小虎同学不慎将所选滑动变阻器损坏，便选用另一滑动变阻器，重新连成完整电路，闭合开关，从最左端向最右端缓慢匀速移动滑动变阻器滑片的过程中，观察到电流表和电压表的示数变化情况是_________________________________________.答案(1)A1R1(2)、(3)见解析图(4)开始示数一直较小，几乎不变，滑片接近最右端时，示数突然变大解析(1)灯泡的额定电流为600mA，因此电流表应选择0.6A量程的A1；本实验采用滑动变阻器分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1；(2)根据原理可知，本实验应采用滑动变阻器分压接法，同时灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，实验原理图如图甲所示；(3)小灯泡的伏安特性曲线如图乙；(4)因另一滑动变阻器R2的阻值为500Ω较大，比小灯泡电阻大的多，则在滑动变阻器滑片开始滑动的阶段，滑动变阻器与小灯泡并联后的阻值一直很小，所以电压表和电流表的读数会一直很小，当滑动变阻器滑片接近最右端时，小灯泡两端的电压会突然接近电源电压，则此时电压表和电流表的读数会突然增大．变式1 (2018·泰州中学考试)小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，将实验数据记录在下表中：A．滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流3A)B．滑动变阻器(阻值范围0～2000Ω、额定电流1A)实验中选择的滑动变阻器是________．(填写字母序号)(2)在图3甲中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整．(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至最__________(选填“左”或“右”)端．(4)利用表中数据，在图乙中画出小灯泡的U－I图线．图3(5)他们在U－I图象上找到小灯泡工作电压为2.0V时坐标点，计算此状态的电阻值时，小明提出用图象上该点曲线切线的斜率表示小灯泡的阻值；小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值．你认为________(选填“小华”或“小明”)的方法正确．答案(1)A (2)见解析图(3)左(4)见解析图(5)小华解析(1)由于灯泡的电阻大约为几欧，为了便于调节，滑动变阻器选择0～10Ω的．(2)由于灯泡的电压和电流从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电压表选择0～3V量程，电流表采用外接法．实物连线图如图甲所示．(3)为了保护测量电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至最左端．(4)小灯泡的U －I 图线如图乙所示．(5)根据欧姆定律知，R ＝U I，电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率，故小华的方法正确．命题点二 实验的拓展与创新例2 (2018·南京市、盐城市一模)在“描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4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4(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19Ω的定值电阻R 串联，接在电动势为8V 、内阻为1Ω的电源上，则小灯泡的实际功率是________W.答案 (1)d (2)h (3)g (4)0.6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h 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，g 导线断路；(4)将电源和19Ω的电阻视为一个新电源，根据E ＝U ＋Ir 可知，U ＝8－20r ，将路端电压与电流关系图象画入I －U 图象中，如图所示：两线的交点横、纵坐标值即为灯泡工作时的电压与电流，由图象可知，U ＝2V ，I ＝0.3A ，所以灯泡的实际功率P＝UI＝0.6W.变式2 (2018·南通市、泰州市一模)在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，提供下列器材：A．小灯泡(3V 0.6W)；B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)；C．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)；D．电流表(0～250mA，内阻约1Ω)；E．电流表(0～0.6A，内阻约0.4Ω)；F．滑动变阻器(10Ω2A)；G．滑动变阻器(1kΩ0.5A)；H．电源(电动势6V)；I．开关、导线若干．(1)实验时电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用字母序号表示)(2)请用笔画线代替导线，将如图5甲所示实物电路图连接完整．图5(3)实验中记录多组电压表示数U和电流表示数I，如下表所示．请在图乙中画出I－U图象.(4)如果将这个小灯泡接到电动势为3V、内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W．(结果保留两位有效数字)答案(1)B D F (2)如图所示(3)如图所示(4)0.38(0.37～0.39)变式3 某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”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0～3V，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A 2(量程0～3A ，内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R 1(0～10Ω，额定电流2A)滑动变阻器R 2(0～1kΩ，额定电流0.5A)定值电阻R 3(阻值等于1Ω)定值电阻R 4(阻值等于10Ω)定值电阻R 5(阻值等于1kΩ)电源E (E ＝6V ，内阻不计)(1)请在虚线框中画出实验电路图，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________．答案 (1)见解析图 (2)B解析 (1)用电压表V 1和R 5串联，可改装成量程为U ＝U V1r V1(r V1＋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 A1＋I A1r A1R 4＝0.2 A ＋0.2×1010A ＝0.4A 的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接，电路图如图所示．(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.1．(2018·东台创新学校月考)有一个小灯泡上标有“4V 2W”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(0～5V ，内阻10kΩ)B ．电压表(0～10V ，内阻20kΩ)C ．电流表(0～0.3A ，内阻1Ω)D ．电流表(0～0.6A ，内阻0.4Ω)E ．滑动变阻器(5Ω，1A)F ．滑动变阻器(500Ω，0.2A)(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_______(用字母序号表示)，实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)．(3)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图，并把由图6所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．图6答案 (1)A D (2)E 分压 (3)见解析图解析 (1) 小灯泡上标有“4V 2W”，U L ＝4V ，I L ＝P L U L ＝24A ＝0.5A ．故电压表选用A ，电流表选用D.(2)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E ，实验中滑动变阻器应采用分压接法．(3)小灯泡电阻相对电压表电阻较小，采用电流表的外接法．电路图与实物连线如图所示．2．(2018·溧水中学期初模拟)小张和小明测绘标有“3.8V 0.4A”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0.4Ω)B ．电压表V(2V ，内阻为2kΩ)C ．电流表A(0.6A ，内阻约0.3Ω)D ．滑动变阻器R (0～10Ω)E ．三个定值电阻(R 1＝1kΩ，R 2＝2kΩ，R 3＝5kΩ)F ．开关及导线若干图7(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“R 1”“R 2”或“R 3”)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7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__________；②______________.(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”)．答案(1)R2串联(2)电流表采用了内接法滑动变阻器滑片放在了最右端(3)8 断路解析(1)电压表的量程为2V，内阻为2kΩ，故选用阻值是2kΩ的R2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，故闭合开关前滑动变阻器滑片应该在最左端；(3)移动滑片，电压表与电流表示数不能为零，说明滑动变阻器是限流接法，由题图所示电路图可知，可能是导线8发生断路造成的．3．(2018·江苏押题卷) 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, 2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源(电动势约为5V，内阻可不计)B．直流电流表(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)C．直流电压表(量程0～3V，内阻约为15kΩ)D．直流电压表(量程0～6V，内阻约为30kΩ)E．滑动变阻器(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A)F．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)G．定值电阻R0＝8Ω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．(1)实验中应选用的器材有_____________(均用序号字母表示)．(2)在虚线框中画出实验原理电路图；(3)某次实验测得两表的读数如图8所示，则此时小灯泡的电阻是________Ω.(结果保留两位有效数字)图8(4)另一实验小组选用另外的器材，通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图9甲所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E＝4 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝9Ω，此时小灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)图9答案(1)ACDEG (2)见解析图(3)6.3 (4)0.34解析(1)标有“5V,2.5W”的小灯泡的额定电流为0.5A，电流表量程太大，不宜采用，电表内阻不确定，不宜改装，所以可以通过测量定值电阻的电流来测量通过灯泡的电流，小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选用E，所以选用的器材有：ACDEG.(2)实验原理电路图如图甲所示．(3)由题图知U1＝2.20V，U2＝5.0V，则R L＝U1U2－U1R0≈6.3Ω.(4)小灯泡接到电路中，电源电动势E＝4V，内阻r＝1Ω，小灯泡两端电压与电流的关系为U L＝E－I(R＋r)＝4－10I，在小灯泡的伏安特性曲线上再画U L－I图线，如图乙，两者交点表示小灯泡的工作电压与电流，由图可得小灯泡此时的工作电压约为 1.2V，工作电流约为0.28A，此时小灯泡的实际功率P＝UI＝1.2×0.28W≈0.34W.。

课时作业(三十六) 描绘小电珠的伏安特性曲线[基础训练]1．“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验电路如图所示，所用小电珠的额定电压为3.8 V．关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是( )A．系统误差主要是由电压表的分流引起的B．系统误差主要是由电流表的分压引起的C．系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的D．系统误差主要是由读数时的估读引起的答案：A 解析：由于小电珠的电阻比较小，所以采用电流表外接法，此时电压表的测量值是准确的，但是电流表的测量值和真实值相比要大，系统误差的主要原因是电压表分流，A正确．2．(2017·广东湛江一模)现要测定一个额定电压为2.5 V、额定功率约为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，请在图甲中连好实物电路图．(2)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”)．(3)根据实验数据，描绘出的U­I图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为1.80 V 时，小灯泡电阻为________Ω，小灯泡的功率为________W(结果保留两位有效数字)．甲乙丙(4)由图乙可确定小灯泡耗电功率P 与外加电压U 的关系，符合该关系的图象是图丙中的________．答案：(1)见解析 (2)左端 (3)7.2 0.45 (4)D 解析：(1)实物电路图如图所示．(2)为了让测量电路中电压从零开始调节，则滑片开始时应滑到最左端．(3)由图可知，当电压为1.8 V 时，电流为0.25 A ，则电阻R ＝U I ＝1.80.25Ω＝7.2 Ω；功率P ＝UI ＝1.8×0.25 W＝0.45 W.(4)由功率公式P ＝U 2R可知，功率与电压的图象应为D.3．如图所示为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.(1)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________________________； ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，____________________________； ③断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线． (2)在虚线框中画出与实物电路相对应的电路图．答案：(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱 ②增加小灯泡两端的电压，记录电流表、电压表的多组读数，直到电压表达到小灯泡的额定电压(2)如图所示解析：闭合开关时，应该使电流表、电压表示数最小．要求电压、电流从零开始调节，滑动变阻器必须采用分压式接法，小灯泡电阻较小，必须外接，电路图如答案图所示．4．(2017·广东茂名一模)现要用伏安法描绘一只标值为“2.5 V0.6 W”小灯泡的I­U 图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ)B．电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω；0～3 A，内阻0.1 Ω)C．滑动变阻器(10 Ω，2 A)D．滑动变阻器(100 Ω，1.0 A)E．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)甲乙(1)为了减小测量误差，图甲中的S1应接________(填“M”或“N”)，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(2)根据你选择的电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．(3)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________(填“A”“B”或“AB正中间”)端．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数变化明显，但电流表示数始终为0，则电路故障为________．答案：(1)M C (2)见解析(3)A小灯泡断路解析：(1)由实物图可知，电路采用了滑动变阻器分压接法，因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，故S1应接在M点；因采用分压接法，故滑动变阻器采用小电阻，应选用C.(2)根据实验原理图画出实物图如图所示：(3)为了保证实验安全，开始时灯泡两端的电压应为最小，故滑动变阻器的滑片应在A 端；由题意可知，电压表示数变化明显，说明电压表与电源相连，且滑动变阻器连接正常，而电流表没有示数说明电路是断开的，由电路图可知，只能是灯泡发生了断路故障．[能力提升]5．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与它两端电压的二次方U2的关系曲线．有下列器材可供选用：A．电压表V1(0～3 V，内阻3 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，内阻15 kΩ)C．电流表A(0～0.6 A，内阻约1 Ω)D．定值电阻R1＝3 kΩE．定值电阻R2＝15 kΩF．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，请在虚线方框内画出满足实验要求的电路图．V U的定量关系是________，下图的四个图象中可能正确的是________．答案：(1)A D (2)如图所示 (3)U ＝2U V C解析：(1)由于15 V 的电压表量程较大，所以可以采用扩大电压表量程的办法，实验中所用电压表选用A ，定值电阻应选用R 1＝3 k Ω的D.(2)采用分压电路，电流表外接，如图所示．(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U＝2U V .由P ＝U 2R ，R 随温度升高(电压增大)而增大，小灯泡的电功率P 与它两端电压的二次方U 2的关系曲线可能是图C.6．二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性．其实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究，据了解，该二极管允许通过的最大电流为50 mA.(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的欧姆挡来判断它的正、负极：当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断________(填“左”或“右”)端为二极管的正极．(2)实验探究中他们可选器材如下： A ．直流电源(电动势3 V ，内阻不计) B ．滑动变阻器(0～20 Ω)C ．电压表(量程15 V ，内阻约80 k Ω)D ．电压表(量程3 V ，内阻约30 k Ω)E ．电流表(量程0.6 A ，内阻约1 Ω)F ．电流表(量程50 mA ，内阻约50 Ω)G ．待测二极管H ．导线、开关为了提高测量精度，电压表应选用________，电流表应选用________．(填字母序号) (3)实验中测得的数据如下表，请在坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.(4)同学们将该二极管与阻值为100 Ω的定值电阻串联后接到输出电压恒为3 V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为________W.答案：(1)左(2)D F (3)如图所示(4)0.017(在0.015～0.019范围内均可)解析：(1)调到欧姆挡时，在多用电表的内部，电源的正极是接在黑表笔上，负极是接在红表笔上．(2)电源电压只有3 V，所以电压表选D；二极管允许通过的最大电流为50 mA，所以电流表选F.(3)如答案图所示．(4)在图中画出阻值为100 Ω的定值电阻的伏安特性图象，从图中找出两图象电流相同且电压之和等于3 V 时的电流值大约是13 mA，则定值电阻的功率P＝I2R≈0.017 W.。

实验八描绘小电珠的伏安特性曲线[基本要求][数据处理]1.在坐标纸上以U为横轴，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，就得到小灯泡的伏安特性曲线.[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.3.在坐标纸上描点、作图带来误差.[注意事项]1.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.2.滑动变阻器应采用分压式连接：本实验要作出U­I图线，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式接法.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.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压.考向1 对实验原理和器材选择的考查[典例1] 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电珠的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 kΩ)C.电流表(0～3 A ，内阻0.4 Ω)D.电流表(0～0.6 A ，内阻1.0 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω，2 A)F.滑动变阻器(500 Ω，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的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________.甲 乙图1(2)实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 .(用序号字母表示)(3)把图2中所示的实验器材按图1用笔画线代替导线连接成实物电路图.图2[解析] (1)由于测量数据要从零开始，故采用题图甲所示的分压式电路，且能方便地多测几组数据.(2)因小电珠额定电压为4 V ，则电压表选量程为0～5 V 的电压表.小灯泡的额定电流为I ＝P U ＝24A ＝0.5 A ，则电流表选D.滑动变阻器应选最大阻值较小的E ，这样在实验中移动滑片时能使电路中的电流和电压有明显的变化，从而减小读数误差.(3)按图1甲连接实物电路，如图所示.[答案] (1)描绘小电珠的I ­U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A DE (3)见解析图本实验的四点注意事项(1)因被测小电珠的电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法.(2)在实验过程中，由于小电珠两端的电压要从零开始增大，一直增大到小电珠的额定电压，所以滑动变阻器应采用分压式接法.(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应移到一端，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小电珠两端的电压从零开始逐渐增大.调节滑片时电压表的示数不要超过小电珠的额定电压.(4)画I­U图象时，要用平滑的曲线连接各点，不要画成折线，个别偏离较远的点应该舍弃.考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2017·浙江宁波高三一模)在“测绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，实验器材如下：待测小电珠(2.5 V,0.5 A)；双量程电压表(中间接线柱3 V、内阻约为3 kΩ，右边接线柱15 V、内阻约为15 kΩ)；双量程电流表(中间接线柱0.6 A、内阻约为0.125 Ω，右边接线柱3 A、内阻约为0.025 Ω)；滑动变阻器(20 Ω，2 A)；电源(电动势约为3 V，内阻未知)；开关一个，导线若干.(1)甲同学连好的实物图如图1所示，乙同学检查时发现了多处错误，请指出(至少两处)：__________________.图1(2)两同学改正错误后，测出如下表所示的7组I、U数据，请你在图2的坐标纸上建立I­U坐标系，标出坐标点，绘出小电珠的伏安特性曲线.次数n 1 2 3 4 5 6 7电压/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50电流/A 0 0.08 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20图2(3)根据绘出的小电珠的伏安特性曲线，该小电珠在电压为 1.8 V 时的实际电阻为 Ω.(结果保留三位有效数字)(4)关于本实验的系统误差，下列判断正确的是 . A.系统误差主要是由电压表的分流引起的，电压越大误差越大 B.系统误差主要是由电流表的分压引起的，电流越大误差越大 C.系统误差主要是由忽略电源内阻引起的，电源内阻越大误差越大 D.系统误差主要是由电表读数时的估读引起的，电压越大误差越大[解析] (1)本实验要求电压和电流从零开始调节，滑动变阻器应该用分压接法；电源的电动势约为3 V ，电压表应该选择3 V 的量程；小电珠的电阻比较小，电流表应该用外接法.(3)根据所画的I ­U 图象，当小电珠电压为1.8 V 时，流过小电珠的电流约为0.17 A ，小电珠的电阻R ＝U I＝10.6 Ω.(4)本实验的系统误差主要是由电流表外接，电压表分流造成的，选项A 正确. [答案] (1)①滑动变阻器接法错误，应该接成分压式；②电压表量程错误，应选3 V 的量程；③电流表位置接错，应选外接法(2)如图所示(3)10.6(10.4～10.7皆可) (4) A本实验误差的主要来源(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产生误差. (2)电流表、电压表读数时会产生误差. (3)描点、作图及对图象处理时会产生误差. 考向3 实验创新与改进1.描绘其他元件的伏安特性曲线.2.利用导体的伏安特性曲线和电源的U ­I (或I ­U )图线计算电功率.3.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.[典例3] 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 ，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)； 开关一个、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).A BC D(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] (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，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)灯泡的电阻R ＝U 2P ＝15 Ω，额定电流I ＝P U＝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)在灯泡的I ­U 图象上作出电源的I ­U 图线，交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压，此时P 灯＝IU ＝0.1×1 W＝0.1 W.[答案] (1)A (2)B (3)0.1[典例4] 在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”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 坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示.甲(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.乙(2)根据图甲所示，可确定小灯泡的功率P 与U 2和P 与I 2的关系，下列示意图中合理的是 .A B C D[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；由于小灯泡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，小灯泡的电阻增大，小灯泡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(表示小灯泡电阻的倒数)应不断减小，P­I2图线上的点与原点连线的斜率(表示小灯泡的电阻)不断增大，D正确.[答案] (1)电路图、实物图分别如图1、2所示(2)D图1 图2。