【物理】2018届一轮复习人教版实验十描绘小电珠的伏安特性曲线学案

【物理】2018届一轮复习人教版实验十描绘小电珠的伏安特性曲线学案

实验十 　描绘小电珠的伏安特性曲线 一、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．‎ 二、实验器材 学生电源(4～6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V，0.3 A)、________、电压表、__________、开关、坐标纸、导线若干．‎ Ø 考点互动探究 ‎　 考点一　实验原理与实验操作 考向一　实验原理 ‎1 某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验，得到如下数据(I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压)：‎ U/V ‎0.00‎ ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ I/A ‎0.00‎ ‎0.10‎ ‎0.18‎ ‎0.34‎ ‎0.38‎ ‎0.48‎ 实验室提供如下器材：‎ A．电流表A1(量程0.6 A，内阻约1.0 Ω)‎ B．电流表A2(量程3 A，内阻约0.1 Ω)‎ C．电压表V1(量程3 V，内阻3 kΩ)‎ D．电压表V2(量程15 V，内阻15 kΩ)‎ E．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω，额定电流2 A)‎ F．滑动变阻器R2(阻值0～2 kΩ，额定电流0.5 A)‎ G．稳压直流电源E(6 V)，开关和带夹子的导线若干以及长约14 cm的绘图2B铅笔芯 ‎(1)为了完成实验，电流表应该选择________，电压表应该选择________，滑动变阻器应该选择________．(填选项前字母)‎ ‎(2)下列选项中的实验电路图合理的是________．‎ 图S101‎ 考向二　实验步骤 ‎2 [2016·广东东莞东华中学模拟] 为描绘小灯泡的伏安特性曲线，选用小灯泡额定值为“3.0 V，1.2 W”，实验中有仪器：电流表、电压表、开关、滑动变阻器、坐标纸、导线．‎ ‎(1)为使加在小灯泡两端的电压从零开始，能在较大的范围内调节，滑动变阻器应采用怎样的连接方法？画出相关的电路图．‎ ‎(2)请根据你画的电路图，把图S102中的实验器材连成符合要求的实验电路．‎ 图S102‎ ‎(3)为使读数误差尽可能小，电压表的量程应选用________V，电流表的量程应选用________A，为保证实验安全，测量范围不能超过________V和________A，闭合开关S前，应把P移到________端．‎ ‎　 考点二　数据处理与误差分析 ‎1．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．‎ ‎(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．‎ ‎2．误差分析 ‎(1)系统误差：由于电压表、电流表不是理想电表，电表内电阻对电路的影响带来的误差．‎ ‎(2)偶然误差：①电压表、电流表的读数带来的误差．‎ ‎②在坐标纸上描点、作图带来的误差．‎ ‎3 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其额定功率为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＝＝ 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制灯泡的UI图线，进而求得灯泡的额定电压．‎ 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，电流表选择________(选填“A1”或“A2”)，滑动变阻器选择________(选填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)在实验过程中，该同学使灯泡两端的电压由零缓慢地增大，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.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎0.20‎ ‎0.60‎ ‎1.00‎ ‎1.40‎ ‎1.80‎ ‎2.20‎ ‎2.70‎ I/mA ‎80‎ ‎155‎ ‎195‎ ‎227‎ ‎255‎ ‎279‎ ‎310‎ 请你根据表中实验数据在图S103中作出灯泡的UI图线．‎ 图S103‎ ‎(3)由图像得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.22 V，其原因是________________________________________________________________________.‎ ‎■ 注意事项 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，三是理解好曲线的割线的斜率的意义，如果是UI图线，则割线的斜率表示电阻，如果是IU图线，则割线的斜率表示电阻的倒数．‎ 式题 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电压与电流关系图线．可供选择的实验器材有：‎ A．待测电阻器R(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：‎ I/A ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎0.30‎ ‎0.35‎ ‎0.40‎ ‎0.45‎ ‎0.48‎ U/V ‎0.25‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.90‎ ‎1.25‎ ‎1.85‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ UR/V 其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压．请通过计算补全表格中的空格，然后在图S104中画出电阻器的URI图线．‎ 图S104‎ ‎(3)该同学将本实验中的电阻器R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)‎ ‎■ 注意事项 电源与小灯泡的伏安特性曲线结合法 电源对电路中小灯泡供电，显然路端电压与电路中电流满足关系U＝E－Ir，整理可得I＝－，即可作出对应的IU图线．同时流经小灯泡的电流与其两端电压满足小灯泡的伏安特性曲线，两线的交点既符合闭合电路的欧姆定律，又满足小灯泡的伏安特性曲线特点，即为所求的电流与电压值．‎ ‎　 考点三　同类实验拓展与创新 ‎4 硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图S105甲所示的电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向电压与电流的关系．图中电压表V1的量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．‎ ‎(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．‎ ‎　‎ 图S105‎ ‎(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.‎ ‎①某次测量时，电压表V1示数如图丙所示，则U1＝________ V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________ mA.(保留两位小数)‎ ‎②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立UxIx 坐标系，请绘出UxIx图线.‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ U1/V ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ ‎0.12‎ ‎0.24‎ ‎0.42‎ ‎0.72‎ ‎1.14‎ ‎1.74‎ U2/V ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.1‎ ‎3.1‎ ‎4.2‎ ‎5.4‎ ‎6.7‎ ‎8.1‎ ‎9.7‎ Ux/V ‎0.0‎ ‎－1.0‎ ‎－2.0‎ ‎－3.0‎ ‎－4.0‎ ‎－5.0‎ ‎－6.0‎ ‎－7.0‎ ‎－8.0‎ Ix/mA ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎－0.01‎ ‎－0.02‎ ‎－0.04‎ ‎－0.07‎ ‎－0.12‎ ‎－0.19‎ ‎－0.29‎ 图S106‎ ‎③由UxIx图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ux与Ix成________(选填“线性”或“非线性”)关系．‎ 式题 [2015·聊城二模] 热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大，负温度系数电阻器(NTC)与之相反．某实验小组欲探究通过热敏电阻R1(常温下阻值约为10 Ω)的电流随其两端电压变化的特点，现提供下列器材：‎ A．电流表A1(量程100 mA，内阻约1 Ω)‎ B．电流表A2(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)‎ C．电压表V1(量程3.0 V，内阻约3 kΩ)‎ D．电压表V2(量程15.0 V，内阻约10 kΩ)‎ E．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)‎ F．电源E(电动势15 V，内阻忽略)‎ G．开关，导线若干 ‎(1)该小组测出热敏电阻R1的UI图线如图S107甲中曲线Ⅰ所示，该热敏电阻是________(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻．‎ 图S107‎ ‎(2)请在所提供的器材中选择必需的器材，电流表应选________，电压表应选________；(填写器材前面的字母)并在虚线框中画出该小组设计的电路图．‎ ‎(3)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的UI图线如曲线Ⅱ所示．然后将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成如图乙所示电路．测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60 A，则该电池组的电动势为________ V．(结果保留三位有效数字)‎ Ø 课时巩固训练 ‎1．[2015·宁波镇海中学模拟] LED发光二极管技术得到广泛应用，下表为某发光二极管的正向电压U与正向电流I关系的数据．‎ U/V ‎0.00‎ ‎2.56‎ ‎2.71‎ ‎2.80‎ ‎2.84‎ ‎2.87‎ ‎2.89‎ ‎2.91‎ ‎2.99‎ I/mA ‎0.00‎ ‎0.03‎ ‎0.07‎ ‎0.11‎ ‎0.34‎ ‎0.52‎ ‎0.75‎ ‎0.91‎ ‎3.02‎ ‎(1)根据以上数据，在图S108中画出电压在2.50～3.00 V范围内时二极管的IU图线．‎ 图S108‎ ‎(2)分析二极管的IU图线可知二极管的电阻随U变大而________(选填“变大”“变小”或“不变”)，在电压2.50～3.00 V范围内电阻最小约为________ Ω(保留三位有效数字)．‎ ‎(3)某同学用伏安法测电阻的电路描绘该二极管的伏安特性曲线，要求二极管的正向电压从0开始变化，并使测量误差尽量减小．图S109是实验器材实物图，电压表量程为3 V，内阻约为3 kΩ，电流表量程为5 mA，内阻约为10 Ω.图中已连接了部分导线，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．‎ 图S109‎ ‎(4)若此LED发光二极管的工作电流为2 mA，则此发光二极管应与一阻值R＝________ Ω的电阻串联后才能与电动势为3 V、内阻不计的电源相连．‎ ‎2．[2016·上海十一校联考] 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UI图线．除小灯泡、电源、开关、导线外，还有下列器材供选用：‎ 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(0～0.3 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，1 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________．为使实验误差尽量减小，要求电压表示数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)请把相应的实物电路图补充完整．‎ 图S1010‎ ‎3．[2016·广西河池模拟] LED绿色照明技术已经走进我们的生活，某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时的电阻大约为500 Ω，电学符号与普通灯泡电学符号相同．‎ 实验室提供的器材有：‎ A．电流表A1(量程为10 mA，内阻r1约为3 Ω)‎ B．电流表A2(量程为2 mA，内阻r2＝15 Ω)‎ C．定值电阻R1＝697 Ω D．定值电阻R2＝1985 Ω E．滑动变阻器R(0～20 Ω)‎ F．电压表V(量程为15 V，内阻RV＝1 kΩ)‎ G．蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小)‎ F．开关S一个 ‎(1)如图S1011所示是某同学设计的实验电路图，请你帮他选择合适的器材，电表1应选________，电表2应选________，定值电阻应选________．(这三空均填写器材前的字母代号)‎ 图S1011‎ ‎(2)老师看了该同学设计的实验电路图后，提醒他，该实验电路图的设计有严重问题，他说：“无论滑动变阻器的滑动片置于什么位置，只要合上开关，就会烧坏灯泡或其他仪表”．请你用笔画线代替导线在原图上帮他补上一根导线，将该电路图更改为正确的实验电路图．‎ ‎(3)测量LED灯电阻的表达式为Rx＝________(用字母表示)．实验时，不断改变滑动变阻器的阻值，当电表________(选填“1”或“2”)的示数达到________时，其对应的结果为LED灯正常工作时的电阻．‎ ‎4．[2016·重庆巴蜀中学月考] 某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1(6 V，2.5 W ‎)的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材：‎ A．直流电源(6 V，内阻不计)‎ B．电流表G(满偏电流3 mA，内阻10 Ω)‎ C．电流表A(0～0.6 A，内阻未知)‎ D．滑动变阻器R(0～20 Ω，5 A)‎ E．滑动变阻器R′(0～200 Ω，1 A)‎ F．定值电阻R0(阻值为1990 Ω)‎ G．开关与导线若干 ‎(1)根据题目提供的实验器材，请你在虚线框内设计测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图(R1可用“”表示)‎ ‎　　‎ 图S1012‎ ‎(2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填写器材前面的字母序号)．‎ ‎(3)将上述电子元件R1和另一个电子元件R2接入如图S1012甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中a、b所示，电源的电动势E＝7.0 V，内阻忽略不计，调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为________Ω，R3接入电路的阻值为________Ω.(结果保留两位有效数字)‎ ‎5．[2015·广东卷] 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S1013(a)所示，读数为______Ω.据此应选择图S1013中的________(选填“(b)”或“(c)”)电路进行实验．‎ ‎(a)‎ ‎　　　　(b)　　　　　　　(c)‎ 图S1013‎ ‎(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________(选填“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)图S1014(a)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件________(选填“X”或“Y”)是非线性元件．‎ ‎　　　　　　(a)　　　　　　　　　　　(b)‎ 图S1014‎ ‎(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，电路如图S1014(b)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S1014(a)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)．‎ ‎6．[2015·宝鸡三检] 某同学准备通过实验描绘额定电压为3.0 V、额定功率约为0.9 W的小灯泡的伏安特性曲线．实验室可供选用的器材如下：‎ A．电源E1(电动势1.5 V，内阻很小)‎ B．电源E2(电动势3 V，内阻很小)‎ C．电压表V(15 V，内阻约5 kΩ)‎ D．电流表A1(0.6 A，内阻约6 Ω)‎ E．电流表A2(0.2 A，内阻为20 Ω)‎ F．滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω，额定电流2 A)‎ G．滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ，额定电流1 A)‎ H．开关 I．导线若干 ‎(1)请你在虚线框内画出实验电路图，并在电路图上标出所用元件对应的符号(如“V”“A1”“A2”“R1”“R2”“E1”“E2”等)．要求：测量结果尽可能准确且操作方便．‎ ‎(2)实验小组的同学依据上述实验，绘制出了小灯泡的伏安特性曲线，如图S1015甲所示．现将三个这样规格的小灯泡接在电动势为3.0 V、内阻不计的电源上，连接方式如图乙所示．当开关闭合后，下列判断不正确的是________．‎ 图S1015‎ A．图乙所示的电路中灯泡L1的电阻为10 Ω B．通过灯泡L1的电流为通过灯泡L2电流的2倍 C．灯泡L1消耗的电功率为0.90 W D．灯泡L2消耗的电功率为0.45 W 实验十　描绘小电珠的伏安特性曲线 ‎【实验器材】‎ 电流表　滑动变阻器 ‎【考点互动探究】‎ 考点一 例1　(1) A　C　E　(2)B ‎[解析] 根据测量的数据可知，测得的电路中的最大电流为0.48 A，故电流表选用 A，测得的电压最大值为2 V，故电压表选C，因为电压要从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法，用阻值较小的滑动变阻器就可方便调节，因此滑动变阻器选E；因为铅笔芯的电阻较小，为减小测量误差，用电流表外接法，故电路图选B.‎ 例2　(1)分压接法　如图甲所示　(2)如图乙所示 ‎(3)3　0.6　3　0.4　A ‎[解析] (1)电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，小灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应采用外接法，实验原理图如图甲所示．‎ ‎(2)根据电路图，把图中的实验器材连成符合要求的实验电路．‎ ‎(3)选用小灯泡额定值为“3.0 V，1.2 W”，额定电压U＝3 V，所以电压表的量程应选用3 V，额定电流I＝0.4 A，所以电流表的量程应选用0.6 A，为保证实验安全，测量范围不能超过3 V和0.4 A，闭合开关S前，应把P移到A端．‎ 考点二 例3　(1)如图甲所示　A2　R1‎ ‎(2)如图乙所示 ‎(3)2.5(2.4～2.6均可)‎ 灯泡常温下的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)‎ ‎[解析] (1)因为灯泡两端的电压要从零开始调节，故必须用滑动变阻器分压接法，因为待测电阻是小电阻故用电流表外接法，根据测量数据可知灯泡中的最大电流达到310 mA，因此电流表选用A2，选用分压接法时，为调节方便选用最大阻值小的滑动变阻器；‎ ‎(2)先将测量数据描在UI坐标系中，然后用平滑的曲线将各点连接；‎ ‎(3)根据描得的图线可知当灯泡两端的电压为2.5 V时，灯泡的电流为0.3 A，此时灯泡的功率为0.75 W；灯泡的电阻随温度的升高而增大，当灯泡两端的电压增大时，灯泡的温度也升高，故正常工作时的电阻大于常温下的电阻，根据额定功率计算额定电压时，要用正常工作时的电阻，不能用常温下的电阻．‎ 变式题　(1)如图甲所示　(2)如下表所示　如图乙中曲线所示　(3)0.32‎ UR/V ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.35‎ ‎0.60‎ ‎0.90‎ ‎1.45‎ ‎2.05‎ ‎2.52‎ ‎[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，即UR＝U－IRA，数据如表中所示．电阻器的伏安特性曲线如图乙中曲线所示．(3)由UR＋I(r＋R0)＝E作出URI图像如图乙中直线所示，由此图像与电阻器URI图线的交点可得此时电阻器的电压UR＝0.9 V，电流I＝0.35 A，电阻器的实际功率为P＝URI≈0.32 W.‎ 考点三 例4　(1)如图所示 ‎(2)①1.40　0.23　②图线略　③非线性 ‎[解析] (2)①由图丙知U1＝1.40 V，而I＝＝0.23 mA.‎ ‎②依表格数据进行描点，可绘出UxIx图像．‎ ‎③由绘出的UxIx图像是曲线可知Ux与Ix是非线性关系．‎ 变式题　(1)PTC　(2)B　D　如图所示　(3)10.0‎ ‎[解析] (1)由图甲曲线Ⅰ可知，随电压增大，电流增大，电压与电流比值增大，电阻阻值增大，即随温度升高，电阻阻值增大，该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻．‎ ‎(2)根据UI图线可知电压表应选D，电流表应选B；由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路图如图所示．‎ ‎(3)在闭合电路中，电源电动势E＝U＋Ir，由图甲曲线Ⅰ、Ⅱ可知，电流为0.3 A时，电阻R1两端电压为8 V，电流为0.60 A时，电阻R2两端电压为6.0 V，将这两组数据代入上式，解得E＝10.0 V.‎ ‎【教师备用习题】‎ ‎1．[2016·天津卷] 某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 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了开关、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IU图像应是图中的________．‎ ‎[答案] (1)如图所示　(2)B ‎[解析] (1)电压表V1和定值电阻R5串联，可改装成量程为0～4 V的电压表，电流表A1与定值电阻R4并联，可改装成量程为0～0.4 A的电流表，待测小灯泡的电阻很小，故电流表采用外接法．‎ ‎(2)小灯泡的电阻随着温度的升高而变大，所以B正确．‎ ‎2．[2015·福建卷] 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)．‎ ‎[答案] (1)如图所示　(2)0.44　(3)4　2.22～2.28‎ ‎[解析] (1)电流表的示数从零开始逐渐增大，说明滑动变阻器应该用分压式接法．‎ ‎(3)设有n个小电珠并联，每个小电珠的电压为U，电流为I，则当小电珠的总功率(相当于电源的输出功率)最大时，外电阻和电源内阻相等，所以U＝1.5 V，nI＝＝1.5 A，即每个小电珠两端的电压为1.5 V．从题目所给的UI图可以看出，当U＝1.5 V时，I＝0.37 A，所以小电珠个数n＝≈4，小电珠的总功率P＝＝＝2.25 W.‎ ‎3．[2016·福建三明一中月考] 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UI图线如图丙所示，根据图线判断，电流为0.5 A时小电珠的功率为________W．(保留两位小数)‎ ‎[答案] (1)如图所示 ‎(2)0.440　(3)1.13‎ ‎[解析] (1)如图所示．‎ ‎(2)由图乙可知，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.440 A.‎ ‎(3)根据图线，当电流为0.5 A时小电珠两端电压约为2.26 V，故此时功率为P＝UI＝1.13 W.‎ ‎4．[2015·海南卷] 某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化．实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表V(量程6 V)、秒表、导线若干．‎ 图(a)‎ ‎　　　图(b)　　　　　　　　图(c)‎ ‎(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线．‎ ‎(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时．若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为________V(保留2位小数)．‎ ‎(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示．在下面的坐标纸上绘出Ut图线．已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s.‎ 时间t/s ‎10.0‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ 电压U/V ‎2.14‎ ‎3.45‎ ‎4.23‎ ‎4.51‎ ‎5.00‎ ‎5.18‎ ‎(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是__________________________________．‎ ‎[答案] (1)如图所示　(2)3.60　(3)图线略 ‎40．0　(4)实验前使电容器充分放电 ‎[解析] (2)电压表量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V(估读到下一位)．‎ ‎(3)用平滑的曲线把大部分点拟合在一起，发现电压表示数变化越来越慢，40.0 s对应的数据偏离曲线较大(30.0 s到40.0 s的电压值变化过快，与整条曲线的变化趋势不符)．‎ ‎(4)实验前电容器不能带电，这个回路使电容器充分放电，不影响后续实验．‎ ‎5．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________(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1750 Ω，额定电流0.3 A)‎ ‎(2)实验的电路图应选________(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.‎ ‎[答案] (1)A　(2)B　(3)0.1‎ ‎[解析] (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线时，小灯泡两端的电压应从0开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选用最大阻值小而额定电流大的A.‎ ‎(2)应采用滑动变阻器分压式接法和电流表外接法，所以应选用B图．‎ ‎(3)作出电路中电流与路端电压的关系图像，与小灯泡的伏安特性曲线交于一点，这点的电压与电流的乘积即为小灯泡消耗的功率，P＝IU＝0.10×1.0 W＝0.1 W.‎ ‎6．[2015·黑龙江绥化青冈一中模拟] ‎ 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化，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)根据实验测得的数据描绘出如下图所示的UI图像，由此可知，小灯泡电阻R与温度T的关系是________________________________________________________________________．‎ ‎(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时，小灯泡的实际功率是________W．(结果请保留两位有效数字)‎ ‎[答案] (1)如图所示　(2)小灯泡的电阻R随温度T升高而增大　(3)0.40‎ ‎[解析] (1)由于实验要求电压从零调，所以变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡电阻较小，满足>，电流表应用外接法，实验电路图如图所示．‎ ‎(2)根据R＝可知，电阻R应等于UI图像上的点与原点连线斜率大小，由于斜率逐渐增大，所以小灯泡的电阻R随温度T升高而增大．‎ ‎(3)在坐标系中作出电源的UI图像，如图所示 读出两图线的交点坐标I＝0.39 A，U＝1.025 V，‎ 所以小灯泡消耗的实际功率P＝UI＝0.40 W.‎ ‎【课时巩固训练】‎ ‎1．(1)图略　(2)变小　970(±20)　(3)如图所示　(4)15‎ ‎[解析] (1)先描点，然后用平滑的曲线连接；(2)IU图像的斜率表示电阻的倒数，斜率变大，表示电阻变小，因此当电压U＝3 V时，电阻最小，大约为970 Ω(±20 Ω)；(3)要描绘伏安特性曲线，需要将二极管两端的电压从零开始调节，故用滑动变阻器分压接法，因为二极管电阻比较大，为减小测量误差用电流表内接法；(4)根据伏安特性曲线可知，发光二极管器的工作电流为2 mA时，电阻两端的电压为2.97 V，根据闭合电路的欧姆定律可知电阻两端的电压为0.03 V，电阻与二极管串联，通过电阻的电流也为2 mA，根据欧姆定律可得电阻R＝15 Ω.‎ ‎2．(1)A　D　E　(2)如图所示 ‎[解析] (1)根据小灯泡的额定电压为4 V，可知电压表应选A；由于小灯泡的额定电流为I＝ A＝0.5 A，可知电流表应选D；由于采用分压式接法时，变阻器的电阻越小越方便调节，所以变阻器应选E；‎ ‎(2)在“用伏安法描绘这个灯泡的UI图线”的实验中，电压要从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，由于灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法，实物电路图如图所示．‎ ‎3．(1)A　B　D　(2)如图所示　(3)　2　1.5 mA ‎[解析] (1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED灯两端的电压，可将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；改装电压表的内阻：R内＝＝＝2000 Ω，A2的内阻为15 Ω，则定值电阻应选D；LED灯正常工作时的电流约为I＝＝ A＝6 mA，通过A2的电流I′＝＝1.5 mA，故I总＝I＋I′＝7.5 mA，可用电流表A1测量．‎ ‎ (2)因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．电路图如图所示．‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压U＝I2(R2＋r2)，通过灯泡的电流I＝I1－I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx＝＝，改装后的电压表内阻为RV＝(1985＋15) Ω＝2000 Ω，故当电表2示数达到1.5 mA时，LED灯两端的电压为3 V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻．‎ ‎4．(1)如图所示　(2)D　(3)10　8.0‎ ‎[解析] (1)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；由题意可知，没有电压表，需要用已知内阻的电流表G与定值电阻R0串联测电压；改装后的电压表内阻为(10＋1990) Ω＝2000 Ω，远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示．‎ ‎(2)滑动变阻器采用分压接法，所以在选择时选择总阻值较小的滑动变阻器D，便于调节．‎ ‎(3)电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，由图乙可知，此时电压为U＝2.5 V，I＝0.25 A，根据欧姆定律得R1＝＝ Ω＝10 Ω，根据串联电路特点，可知，此时流过R3的电流I′＝I＝0.25 A，两端的电压U′＝E－2U＝7 V－2.5×2 V＝2 V，R3＝＝ Ω＝8.0 Ω.‎ ‎5．(1)10　(b)　(2)增大　(3)Y　(4)3.2　0.50‎ ‎[解析] (1)因倍率为“×1”，故指针所指的数字即为读数，为10 Ω；由于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多，故采用电流表外接的方式测量电阻，即选择(b)；‎ ‎(2)滑动变阻器的滑片P向右滑动时，由于加在待测电阻两端的电压逐渐增大，故电流表的示数也逐渐增大；‎ ‎(3)由图(a)知，元件X的电流与电压成正比，故为线性元件；而元件Y的电流与电压不成正比，故Y是非线性元件；‎ ‎(4)由图可知，线性元件的电阻为RX＝ Ω＝10 Ω，若S1、S2都闭合，则电阻R被短路，电路中的电流I＝＝ A＝0.3 A，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋Ir，断开S2后，电流I′＝＝ A＝0.1 A，故E＝U′＋I′(R＋r)，两式联立并代入数据得：E＝3.2 V，r＝0.50 Ω.‎ ‎6．(1)如图所示　(2)BD ‎ [解析] (2)当开关闭合后，灯泡L1的电压U1＝3 V，由图读出其电流I1＝0.30 A，则灯泡L1的电阻R1＝＝10 Ω，故A正确；灯泡L2、L3串联，电压U2＝U3＝1.5 V，由图读出其电流I2＝I3＝0.20 A，所以＝，故B错误；L1消耗的电功率为P1＝U1I1＝3×0.30 W＝0.9 W，故C正确；L2消耗的电功率为P2＝U2I2＝1.5×0.20 W＝0.3 W，故D错误．‎