2022年物理第一輪復(fù)習(xí)題庫實(shí)驗(yàn)七　描繪小燈泡的伏安特性曲線

實(shí)檢七描繪小燈泡的伏安特性曲線

實(shí)艙基礎(chǔ)椅理緊抓教材,落實(shí)基礎(chǔ)

(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線

［頭驗(yàn)?zāi)康腏-(2)分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律

日運(yùn)高測多組小燈泡的U、/.并繪出/-U圖象

驗(yàn)原埋L由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系

「小燈泡”3.8V,0.3A"、電壓表"0-3-15V",

(實(shí)驗(yàn)器材)一電流表1?0~0.6~3A\滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、

開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆

(1)連接電路

將燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電

源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如左圖所示電路

(實(shí)驗(yàn)步驟］一

(2)測量與記錄

測出小燈泡在不同電壓下的電流，移動(dòng)滑動(dòng)

變阻器觸頭位置,測出12組左右不同的電壓

值。和電流值/.并將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)

.的表格

“)在坐標(biāo)紙上以u(píng)為橫軸,以/為縱軸.建立坐標(biāo)系

(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)

［數(shù)據(jù)處^^一

(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的

伏安特性曲線

注意事項(xiàng)

1.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采

用電流表外接法。

2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接

本實(shí)驗(yàn)要作出U-I圖象，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電

路必須采用分壓接法。

3.保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a

端。加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓。

誤差分析

1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差，電流

表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實(shí)值。

2.測量時(shí)讀數(shù)帶來誤差。

3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差。

唉驗(yàn)熱點(diǎn)突圈:實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn):各個(gè)擊破二

熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作

【例1】（2019?蘇州市調(diào)研）為描繪小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材:

A.小燈泡（額定電壓6V,額定電流600mA）

B.電流表Ai（量程0?0.6A,內(nèi)阻約為0.5。）

C.電流表A2（量程0-3A,內(nèi)阻約為0.1Q）

D.電壓表V（量程0?6V,內(nèi)阻約為10kQ）

E.滑動(dòng)變阻器R（0?10C,2A）

F.滑動(dòng)變阻器&（0?100。1.5A）

G.直流電源E（約6V）

H.開關(guān)、導(dǎo)線若干

⑴實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用（以上均填器材代

號(hào)）。

（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，并將圖1電路連接完整。

圖1

（3）實(shí)驗(yàn)電路連接正確，閉合開關(guān)，從最左端向右端調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，記錄電

流表和電壓表相應(yīng)示數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如圖2所示，則電路發(fā)生

的故障是

//A

解析(3)由伏安特性曲線知，電路中有電流和電壓存在，說明電路是完好的，但

明顯沒有測出較小的電流和電壓值，說明滑動(dòng)變阻器連成了限流式接法，即電源

負(fù)極和滑動(dòng)變阻器左下接線，柱間的電路斷路。

答案(1)A!Ri(2)電路圖如圖所示

(3)電源負(fù)極和滑動(dòng)變阻器左下接線柱間的電路斷路

熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與分析

【例2】(2019.江蘇南京'鹽城高三第一次模擬)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”

實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位學(xué)生用導(dǎo)線按如圖3甲所示方式連接好電路，電路中所

有元件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零。閉合開關(guān)后：

圖3

(1)甲學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2V,電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，這是由于導(dǎo)

線斷路；

(2)乙學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A,小燈泡亮，這是由于

導(dǎo)線斷路；

(3)丙學(xué)生發(fā)現(xiàn)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的

示數(shù)都不能調(diào)為零，這是由于導(dǎo)線斷路；

(4)電路檢查完備后，用正確的電路測得小燈泡兩端的電壓與通過它的電流的變化

關(guān)系曲線，如圖乙所示。現(xiàn)將它與19Q的定值電阻H串聯(lián)，接在電動(dòng)勢為8V,

內(nèi)阻為1Q的電源上，則小燈泡的實(shí)際功率是Wo

解析(1)電壓表示數(shù)為2V,說明連接電壓表的導(dǎo)線正常，電流表示數(shù)為零且燈

泡不亮，說明電路斷開，所以應(yīng)為d導(dǎo)線斷路。

(2)電流表有示數(shù)且小燈泡亮，說明連接燈泡和電流表、電源的導(dǎo)線正常，電壓表

示數(shù)為零，說明電壓表沒有接入電路，所以應(yīng)為力導(dǎo)線斷路。

(3)發(fā)現(xiàn)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)

都不能調(diào)為零，說明滑動(dòng)變阻器為限流式接入電路，也即g導(dǎo)線斷路。

(4)將電源和19。的電阻視為一個(gè)新電源，根據(jù)可知，(7=8-20/,將

路端電壓與電流關(guān)系畫入燈泡隨電壓變化圖象中，如圖所示：

兩線的交點(diǎn)即為燈泡的工作點(diǎn)，由圖象可知，U=2.0V,/=0.3A,所以燈泡的實(shí)

際功率/>=W=0.6Wo

答案(1)“(2)h(3)g(4)0.6(0.5?0.7都正確)

熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘

泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。

1.以實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，探究小燈泡功率與電壓的關(guān)系。

2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變遷(如圖4)

圖4

3.數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)

采用“DIS”數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理（如圖5）。

圖5

[例3]（2019.南京市、鹽城市高三模擬）在研究金屬電阻阻值與溫度的關(guān)系時(shí),

為了能夠較準(zhǔn)確地測出金屬電阻的阻值，設(shè)計(jì)了如圖6甲所示的電路。除了金屬

電阻心外，還提供的實(shí)驗(yàn)器材有：

學(xué)生電源E,靈敏電流計(jì)G,滑動(dòng)變阻器R、R3,定值電阻用、&,電阻箱Ro,

甲乙

*R./I1

3（）3540455055〃笠

丙

圖6

①按照電路圖連接好電路后，將R）調(diào)至適當(dāng)數(shù)值，R的滑片調(diào)至最右端，A的滑

片調(diào)至最下端，閉合開關(guān)S；

②把R的滑片調(diào)至適當(dāng)位置，調(diào)節(jié)Ro,并逐步減小R3的阻值，直到火3為零時(shí),

電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，記錄Ro的阻值和心的溫度；

③多次改變溫度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；

④實(shí)驗(yàn)完畢，整理器材。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答以下問題：

⑴上述②中，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，a點(diǎn)電勢(選填“大于"''等

于”或“小于”此點(diǎn)電勢。

⑵某次測量時(shí)，R)的旋鈕如圖乙所示，則R)的讀數(shù)為Qo

(3)用Ro、Ri、&表示Rr,Rx=o

(4)求出的阻值心和對(duì)應(yīng)溫度如下表所示：

溫度t/℃35.040.045.050.055.0

阻值Rr/Q58.359.460.661.762.8

請(qǐng)?jiān)趫D丙所示的坐標(biāo)紙上描繪出R.~t圖線。

(5)本實(shí)驗(yàn)中心的作用為_________________________________________________

解析(1)上述②中，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，說明電流計(jì)中無電流，即a

點(diǎn)電勢等于b點(diǎn)電勢。

(2)Ro的讀數(shù)為40.0Qo

(3)設(shè)上邊支路的電流為/i,下邊支路的電流為/2,當(dāng)a點(diǎn)電勢等于。點(diǎn)電勢時(shí)：

I\Rx=hRo,hR\=hR2,兩式相除可知:等=，,即R=等Ro。

AO1\2K2

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出尺—/圖線如圖；

RJQ

303540455()55代

⑸本實(shí)驗(yàn)中R3的作用為保護(hù)靈敏電流計(jì)。

答案⑴等于(2)40.0⑶飆)(4)圖線見解析(5)保護(hù)靈敏電流計(jì)

I當(dāng)富見固達(dá)標(biāo)I跟蹤演練強(qiáng)化提升

(2018?伍佑中學(xué)調(diào)研)小明同學(xué)想研究一段鉛芯的伏安特性曲線，他連接了如圖7

所示的實(shí)驗(yàn)電路。小亮同學(xué)認(rèn)為小明的電路并不完善，他在該電路上增加了一條

導(dǎo)線，得到了小明的認(rèn)同。

圖7

(1)請(qǐng)你用筆畫線在圖上加上這條導(dǎo)線；

⑵對(duì)小亮改正后的電路，在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)先置于(選

填“最左端”或“最右端”)。

(3)閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測得一組電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下表:

電流//A00.080.160.240.320.400.48

電壓UN00.631.221.681.972.232.44

請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖坐標(biāo)系中作出鉛芯的/一。圖線。

⑷由圖象可知：隨著溫度的升高，鉛芯的電阻率(選填“增大”“減小”

或“不變”)o

解析(1)電路如圖①或者②中的任一條

(2)改正后的電路是分壓電路，在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)先置于最左端。

(3)/一。圖線如圖

//A

0.6

0.5

0.4

（）.3

0.2

0.1

°0.51.（）1.52.02.5UN

（4）由圖象可知：隨著溫度的升高，圖象上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變大，根據(jù)R=

可知，鉛芯的電阻變小，電阻率減小。

1K

答案（1）見解析圖（圖中①或②中任一條）（2）最左端（3）見解析圖（4）減小

探后知能演編I課后演練「提升技能

（時(shí)間：30分鐘）

1.（2019?江蘇省南通市高考物理二模）二極管是一種半導(dǎo)體元件，它的符號(hào)為

“沖”，其特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦?，即電流從正極流入時(shí)電阻比較小，而從負(fù)

極流入時(shí)電阻比較大。

VMX

3X正向電壓/V

/I2(M

WI3(

一

版

圖

圖2

（1）某課外興趣小組想要描繪某種晶體二極管的伏安特性曲線。因二極管外殼所印

的標(biāo)識(shí)模糊，為判斷該二極管的正、負(fù)極，他們用多用電表電阻擋測二極管的正、

反向電阻其步驟是：將選擇開關(guān)旋至合適倍率，進(jìn)行歐姆調(diào)零，將黑表筆接觸二

極管的左端、紅表筆接觸右端時(shí)，指針偏角比較小，然后將紅、黑表筆位置對(duì)調(diào)

后再進(jìn)行測量，指針偏角比較大，由此判斷端為二極管的正極。（選填“左”

或“右”）

（2）廠家提供的伏安特性曲線如圖1,為了驗(yàn)證廠家提供的數(shù)據(jù)，該小組對(duì)加正向

電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行了描繪，可選用的器材有：

A.直流電源及電動(dòng)勢3V,內(nèi)阻忽略不計(jì)

B.滑動(dòng)變阻器R：0?20Q

C.電壓表Vi：量程5V、內(nèi)阻約50kC

D.電壓表V2：量程3V、內(nèi)阻約20kQ

E.電流表A：量程0.6A、內(nèi)阻約0.5Q

F.電流表mA：量程50mA、內(nèi)阻約5c

G.待測二極管。

H.單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干

為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，電壓表應(yīng)選用,電流表應(yīng)選用（填

序號(hào)字母）。

⑶為了達(dá)到測量目的，請(qǐng)?jiān)趫D2虛線框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

解析（1）根據(jù)歐姆表的改裝原理可知，黑表筆應(yīng)與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連,

紅表筆應(yīng)與內(nèi)部電池的負(fù)極相連，所以當(dāng)黑表筆與左端相連時(shí)指針偏角較小說明

二極管的左端應(yīng)是負(fù)極，右端應(yīng)是正極。

（2）根據(jù)電源電動(dòng)勢為3V可知電壓表應(yīng)選擇D；

根據(jù)圖1中最大正向電流為30mA可知電流表應(yīng)選擇Fo

（3）根據(jù)圖1可知，通過二極管的電流應(yīng)從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法,

由于二極管的正向電阻較小，滿足與〈母，所以電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖

KxAA

所示：

答案（1）右（2）DF（3）如解析圖所示

2.（2018?江蘇灤水高級(jí)中學(xué)摸底）小張和小明測繪標(biāo)有"3.8V0.4A”小燈泡的

伏安特性曲線，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：（）

A.電源E（4V,內(nèi)阻約0.4Q）

B.電壓表V（2V,內(nèi)阻為2kQ）

C.電流表A（0.6A,內(nèi)阻約0.3。）

D.滑動(dòng)變阻器H（0?10Q）

E.三個(gè)定值電阻（用=lkQ,R2=2kQ,&=5kQ）

F.開關(guān)及導(dǎo)線若干

（1）小明研究后發(fā)現(xiàn)，電壓表的量程不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為了完成測量，他將電壓

表進(jìn)行了改裝。在給定的定值電阻中選用（選填或“4”）與電壓表

（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），完成改裝。

（2）小張選好器材后，按照該實(shí)驗(yàn)要求連接電路，如圖3所示（圖中電壓表已經(jīng)過

改裝）。閉合開關(guān)前，小明發(fā)現(xiàn)電路中存在兩處不恰當(dāng)?shù)牡胤?，分別是：

①_______________;②o

圖3

（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,電壓表和電流表的示

數(shù)改變，但均不能變?yōu)榱?。由此可以推斷電路中發(fā)生的故障可能是導(dǎo)線

（選填圖中表示導(dǎo)線的序號(hào)）出現(xiàn)了（選填“短路”或“斷路”）。

解析（1）電壓表的量程為2V,內(nèi)阻為2kC,故選用阻值是2kQ的及與電壓表

串聯(lián)后可達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。

（2）因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡的內(nèi)阻，故電流表應(yīng)該外接；因采用分壓電路，故

滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端應(yīng)該在最左端。故電路中存在兩處不恰當(dāng)?shù)牡胤?，分別是：安

培表內(nèi)接，滑片在最右端。

⑶出現(xiàn)此故障可能是導(dǎo)線8斷路引起的。

答案（1）&串聯(lián)（2）安培表內(nèi)接滑片在最右端（3）8斷路

3.（2019?江蘇省淮安市高三第一次調(diào)研測試）某同學(xué)用圖4所示電路來測繪小燈泡

的伏安特性曲線，器材如下：

圖4

A.燈泡(額定電壓2.5V,額定電流0.25A)

B.電流表(0—0.6A)

C.電壓表(0?3V)

D.滑動(dòng)變阻器火1(0?10Q)

E.滑動(dòng)變阻器/?2(0~1000Q)

F.干電池(電動(dòng)勢為1.5V)兩節(jié)

G.開關(guān)，導(dǎo)線若干

(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_______(選填器材前的代號(hào))；

(2)實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖5中作出小燈泡的U-I圖

象，由圖象可知小燈泡的電阻隨溫度的升高而(選填“增大”“減小”或

泡實(shí)際消耗的功率為W,干電池內(nèi)阻為Q。(結(jié)果均保留2位有

效數(shù)字)

圖5圖6

解析(1)由于小燈泡的額定電壓為2.5V,額定電流為0.25A,則小燈泡的電阻

[]25

約為心=號(hào)=^。=10。，而且電路采用分壓式接法，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇

阻值變化范圍小的滑動(dòng)變阻器，故選項(xiàng)D正確。

(2)通過描點(diǎn)、畫線，則小燈泡的U—/圖象如圖所示。

圖象上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率代表電阻，則由圖可知：隨著電流的增大即隨

著溫度的升高小燈泡的電阻增大。

(3)當(dāng)電壓表讀數(shù)為U，=0.8V時(shí)，則通過小燈泡的電流約為7=0.13A,則根據(jù)功

率的公式可以知道小燈泡實(shí)際消耗的功率為P=t/T=0.8X0.13W=0.10Wo

此時(shí)小燈泡的電阻為Rx=y-

E

則根據(jù)閉合電路歐姆定律可以得到

R+r二+R.x

代入數(shù)據(jù)可以得到r=0.38Qo

答案(1)D(2)圖象見解析增大(3)0.100.38

4.為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，小明測量小燈泡的電壓U和電流/,

利用P=U/得到電功率。實(shí)驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0V,1.8W"，電源為

12V的電池，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Q。

(1)準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如圖7所示。請(qǐng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置。(用筆

畫線代替導(dǎo)線)

(2)現(xiàn)有10Q、20Q和50c的定值電阻，電路中的電阻R應(yīng)選Q的定

值電阻。

(3)測量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最

后整理好器材。

（4）小明處理數(shù)據(jù)后將P、02描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如圖8所示。

請(qǐng)指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤健?/p>

解析（1）測量小燈泡的電功率與電壓的關(guān)系時(shí)，小燈泡兩端電壓從零開始變化,

所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)接成分壓電路。

p1Q

⑵小燈泡正常工作時(shí)兩端電壓是3V,電流無=左=手A=0.6A,電路總電流

/>0.6A,電路總電阻藕。=20。，所以定值電阻只能選擇10Q。

（3）斷開開關(guān)后，電路中沒有電流，但電池的兩根導(dǎo)線相碰可能會(huì)引起電池短路，

所以應(yīng)該先拆除電池兩端的導(dǎo)線。

（4）描點(diǎn)作圖應(yīng)該根據(jù)點(diǎn)的分布用平滑的曲線連接；畫的圖線應(yīng)該盡量占滿坐標(biāo)紙。

答案（1）如解析圖所示（2）10（3）電池（4）圖線畫為直線；橫坐標(biāo)的標(biāo)度不恰

當(dāng)。

5.（2018.南通模擬）為描繪一只標(biāo)有“2.5V0.75W”字樣的小燈泡的伏安特性曲

線，實(shí)驗(yàn)室提供了如下實(shí)驗(yàn)器材：

電壓表V（量程為0?3V,內(nèi)阻約5kQ）

電流表Ai（量程為0?0.6A,內(nèi)阻約1Q）

電流表A2（量程為。?3A,內(nèi)阻約10Q）

滑動(dòng)變阻器品（0?10C）

滑動(dòng)變阻器&(0-100Q)

干電池兩節(jié)，開關(guān)S及導(dǎo)線若干

小燈泡的伏安特性曲線

乙

圖9

(1)為了使測量的準(zhǔn)確度較高，調(diào)節(jié)方便，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表，滑動(dòng)變

阻器；

⑵在圖9甲所示虛線內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；

⑶連接電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有

示數(shù)，電流表幾乎不偏轉(zhuǎn)，則故障的原因可能是

(4)排除故障后，正確操作得到多組U、/數(shù)據(jù)，利用Excel軟件描繪出小燈泡的伏

安特性曲線如圖乙所示，設(shè)小燈泡正常發(fā)光的電阻為RA,小燈泡發(fā)光較暗時(shí)的電

阻為Rs,根據(jù)圖象可以判斷&(選填“大于"''等于"或''小于"逮3。

解析(1)燈泡額定電流為0.3A,但如果采用3A量程誤差過大，因此只能采用

0.6A量程的Ai,本實(shí)驗(yàn)中采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，因