【备战2023高考】物理总复习——9.4《实验十：描绘小电珠的伏安特性曲线》练习（全国通用）

9.4 实验十：描绘小电珠的伏安特性曲线

1．为了描绘标有“3V，0.4W”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡电压能从零开始变化。所给器材如下：

A．电流表（0~200mA，内阻0.5Ω）

B．电流表（0~0.6A，内阻0.01Ω）

C．电压表（0~3V，内阻5kΩ）

D．电压表（0~15V，内阻50kΩ）

E．滑动变阻器（0~10Ω，0.5A）

F．滑动变阻器（0~1kΩ，0.1A）

G．电源（3V）

H．电键一个，导线若干

（1）为了完成上述实验，实验中应选择的仪器是__________。

（2）在方框中画出实验电路图_______。

2．用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时探究小灯泡的伏安特性。

A．电压表V1（量程5V、内阻很大）

B．电压表V2（量程3V、内阻很大）

C．电流表A（量程3A、内阻很小）

D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流3A）

E.小灯泡（2.5V，5W）

F.电池组（电动势E，内阻r）

G.开关一只，导线若干

实验时，调节滑动变阻器的电阻，多次测量后发现：若电压表的示数增大，则电压表的示数减小。

（1）请将你设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整。______

（2）每一次操作后，同时记录电压表和的读数和，电流表A的示数，组成两个坐标点，，标到坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E=______V、内阻r=______Ω。（结果保留两位有效数字）

（3）在坐标中两条图线在N点相交，此时小灯泡的阻值R为______Ω，实际功率为______W，电池组的总功率为______W。（结果都保留三位有效数字）

3．某同学想要描绘标有“，”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据，绘制曲线尽量准确，且操作方便，可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：

电压表V，量程，内阻约

电流表A1，量程，内阻约

电流表A2，量程，内阻约

滑动变阻器R1，最大阻值，额定电流

滑动变阻器R2，最大阻值，额定电流

直流电源，电动势约，内阻可忽略不计。

（1）上述器材中，电流表应选______________，滑动变阻器应选____________（填写所选器材后的字母）。

（2）请画出实验电路图_______________。

（3）该同学通过实验得出了小灯泡的图像如图所示，由图可知，随着电压的增加小灯泡的电阻逐渐___________（选填：增大、减小）；当小灯泡上的电压为时，小灯泡的电阻是______________（保留3位有效数字）。

（4）该同学在获得了（3）中小灯泡的图像后，又把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势，内阻为的电源上组成闭合回路，请你利用图像计算此时一只小灯泡的功率约为_______________W（保留2位有效数字）。

（5）该同学又研究了某二极管的伏安特性曲线（如图所示），下列说法正确的是______。

A．只要加正向电压该二极管的电阻就为零       

B．只要加反向电压该二极管中就没有电流通过

C．加正向电压时，随着电压升高，它的电阻增大

D．加正向电压时，随着电压升高，它的功率增大

4．某同学通过实验来测绘小灯泡的I-U图像。所用器材如下：

待测小灯泡一只，额定电压为2.5V，电阻约几欧姆；

电压表一个，量程0~3V，内阻约3kΩ；

电流表一个，量程0~0.6A，内阻约0.1Ω；

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，为了保证电路安全，应把滑动变阻器的滑片置于___________（选填“A”或者“B”）；

（3）实验测得小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数如图乙所示为___________A；

（4）测绘的小灯泡I-U图像如图丙所示，小灯泡的电阻随电压增大而___________（选填“增大”、“减小”或者“不变”）。

5．惠来县第一中学物理科技小组要描绘一个标有“3V，0.8W”的小灯泡的伏安特性曲线，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：

A．电池组（电动势为4.5V）

B．电流表（量程为0 ~ 300mA，内阻约为1Ω）

C．电流表（量程为0 ~ 3A，内阻约为0.1Ω）

D．电压表（量程为3V，内阻约为3）

E．滑动变阻器（最大阻值为1，额定电流为0.1A）

F．滑动变阻器（最大阻值为20Ω，额定电流为1A）

（1）为了完成该实验，需要选择合适的器材，电流表应该选择___________（选填“B”或“C”），滑动变阻器应该选择___________（选填“E或F”）。

（2）实验电路应选用下图中的___________（填选项字母）。

（3）从图乙可知，当灯泡两端电流为0.26A时，小灯泡的电阻等于_________Ω。（结果保留两位有效数字）。

1．（2022·山西吕梁·二模）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究一小灯泡（4V，0.45W）的伏安特性，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材∶

A．直流电源（6V，内阻不计）

B．电流表A1（量程0~3A，内阻等于0.5Ω）

C．电流表A2（量程0~60mA，内阻等于25Ω）

D．电压表V1（量程0~15V，内阻等于15kΩ）

E．电压表V2（量程0~3V，内阻等于3kΩ）

F．滑动变阻器R1（0~20Ω，5A）

G．滑动变阻器R2（0~200Ω，1A）

H．定值电阻R3（阻值25Ω）

I．定值电阻R4（阻值1kΩ）

J．开关与导线若干

（1）实验中电压表应选______，电流表应选_______，滑动变阻器应选_______（均填写器材前面的序号）；

（2）请在虚线框内画出实验电路图_______；

（3）该小组通过实验描出了电流表示数与电压表示数的关系如图甲所示；

（4）该小组将实验用小灯泡、阻值为50Ω的定值电阻和内阻不计、电动势为4V的电源连成图乙电路，此时小灯泡的功率为__________W（保留2位有效数字）。

2．（2022·江苏·南京师大附中模拟预测）某同学研究小灯泡（2.5V，0.6W）的伏安特性曲线，除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：

A．电流表A1（量程0.3A，内阻约1.2Ω）

B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.5Ω）

C．电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）

D．电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值0~10Ω）

F．滑动变阻器R2（阻值0-200Ω）

G．电源E（电动势3V，内阻约0.04Ω）

（1）为了调节方便，测量准确，应选用电流表______，电压表_______，滑动变阻器________（填选项前面的字母）

（2）如图为某同学在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前的电路，请找出其中仅有的两个不当之处，并说明如何改正：①___________；②____________。

（3）实验中发现，无论怎样移动滑动变阻器的滑动端P，电压表和电流表虽然都有示数，但都无法使电压表和电流表的示数调为0，已知电表没问题，则可能的原因是________。

A．小灯泡短路

B．小灯泡断路

C．电源负极与滑动变阻器之间断路

D．小灯泡与滑动变阻器之间断路

（4）解决上述问题之后，测出多组数据，在I-U坐标系中描出各对应点，请在答题纸上对应位置画出此小灯泡的伏安特性曲线________。

（5）将该小灯泡先与一个阻值为5Ω的定值电阻串联，然后再接到电动势为3V、内阻为18Ω的电池两端，此时小灯泡的实际功率为______W。（计算结果保留3位有效数字）

3．（2022·北京·中关村中学三模）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，电阻约为几欧；

电压表一个量程0~3V，内阻为3kΩ；

电流表一个，量程0~0.6A，内阻为0.1Ω：

滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导钱若干。

（1）请在左图中补全实验的电路图(      )

（2）图中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于______（填“A”或“B”）

（3）该同学通过实验作出小灯泡的I－U图像如所示，则小灯泡正常工作时的电阻为______Ω。同学同时计算出小灯泡的额定功率为______W（保留两位有效数字）

（4）某同学按下图连接电路进行实验。连接电格元件后，闭合开关S，发现两个灯都不亮。该同学用多用电表的直流电压档来检测电路哪个位置发生了故障，他在闭合开关S的情况下把多用电表的一个表笔始终接在电路的A点上，用另一个表笔依次接触电路中的B、C、D、E、F等点，很快统找到了故障所在位置。

a.应该用红表笔还是黑表笔始终接触A点？(      )

b.请说明：怎样根据多用电表的读数检查出故障价在的位置？(      )

4．（2022·广东惠州·二模）在用伏安法测量金属丝的电阻（约为10Ω），并描绘出该金属丝伏安特性曲线的实验中，备有下列器材：

A．量程为0 ~ 0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表；

B．量程为0 ~ 3A，内阻约为0.1Ω的电流表；

C．量程为0 ~ 3V，内阻约为6kΩ的电压表；

D．量程为0 ~ 15V，内阻约为30kΩ的电压表；

E．阻值为0 ~ 1kΩ，额定电流约为0.5A的滑动变阻器；

F．阻值为0 ~ 10Ω，额定电流约为2A的滑动变阻器；

G．蓄电池电压5V；

H．开关一个，导线若干。

（1）为了尽可能提高测量精度，且要求测量多组实验数据，电流表应选用_______；电压表应选用_______；滑动变阻器应选用_______。（只填字母代号）

（2）在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图。_______

5．（2022·江苏连云港·二模）小芳同学想利用实验室的器材描绘出某电风扇的伏安特性曲线。她通过说明书得到电风扇的额定电压为5.0V，额定功率约为2.5W。器材有：

电源E：电动势为6.0V，内阻忽略不计

电流表A1：量程0.6A，内阻约为10Ω

电流表A2：量程100mA，内阻为r2=4Ω

定值电阻R1=10Ω

定值电阻R2=50Ω

滑动变阻器R3：最大阻值10Ω，最大电流0.5A

滑动变阻器R4：最大阻值3Ω，最大电流3A

滑动变阻器R5：最大阻值100Ω，最大电流3A

开关、导线等。

（1）滑动变阻器应选用______（选填“R3”“R4”或“R5”）；为了精确测量数据，选用定值电阻_______（选填“R1”或“R2”），将电流表A2改装成电压表使用。

（2）请根据选用的实验器材设计实验电路，将最优电路设计图画在图甲虚线方框内，电风扇符号用M表示，需在图中标上所用元件对应的符号________。

（3）小芳在实验中发现，小电风扇在电流较小时不能转动。她多次测量描绘出I2一I1图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数，I2为电流表A2的读数。当I1为0.10A，I2为10mA时，小电风扇的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）从小芳描绘的I2一I1图像可以看出，随着I2的不断增大，I1先增大到某值时突然减小，造成这种现象的原因是______。

1．（2021·全国·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻300）

电流表（量程300mA，内阻0.27）

定值电阻R0

滑动变阻器R1（阻值0-20）

电阻箱R2（最大阻值9999.9）

电源E（电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________的定值电阻；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端；

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；

（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则=_______（保留至整数）。

2．（2021·河北·高考真题）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（，），直流电源（），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。

（1）根据图1，完成图2中的实物连线______；

（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；

A．电流表短路

B．滑动变阻器的滑片接触不良

C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端

（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______（保留三位有效数字）。

3．（2020·江苏·高考真题）某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，

mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。

(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。

(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图线____________。

(3)根据作出的图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。

(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻，会导致的两个后果是_________。

A．电压和电流的测量误差增大

B．可能因电流过大烧坏待测元件

C．滑动变阻器允许的调节范围变小

D．待测元件两端电压的可调节范围变小

4．（2020·全国·高考真题）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。

（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。为保证小灯泡的安全，I1不能超过_______mA。

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。

根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。

5．（2020·浙江·高考真题）（1）小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后，所选欧姆挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示，则此电阻器的阻值为_____Ω

（2）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：

①如图丙所示，已经连接了一部分电路，请在答题纸上对应位置将电路连接完整_____。

②合上开关后，测出9组Ⅰ、U值，在坐标系中描出各对应点，如图丁所示。请在答题纸对应位置的图中画出此小灯泡的伏安特性曲线_____。

③与图丁中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接近______。

A．16.7Ω       B．12.4Ω       C．6.2Ω

6．（2011·福建·高考真题）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：

①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至____档进行测量．（填选项前的字母）

A．直流电压10V                      B．直流电流5mA

C．欧姆× 100                           D．欧姆× 1

②该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关．

Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最____端；（填“左”或“右”）

Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_____点至_____点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）

Ⅲ．该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而______．（填“不变”、“增大”或“减小”）