第12講實驗：描繪小電珠的伏安特性曲線

劃重點之高二期中期末復習精細講義

。送點導航。

考點1實驗操作和器材的選取

考點2數據處理和誤差分析

考點3實驗改進拓展創新

a111AI

r-0?—?

i.描繪小電珠的伏安特性曲線

實驗目的

2.分析伏安特性曲線的變化規律

用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U,7)

實驗原理

值，在U-/坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連接起來

小電珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一個、電壓表(0?3V?15V)與電流表(0-0.6A~

實驗器材3A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20。)一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關

一個、導線若干、坐標紙、鉛筆.

1.確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按

圖中的原理圖連接好實驗電路

2.把滑動變阻器的滑片調節到圖中最左端，接線經檢查無誤后，閉合開關S

3.移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值。和電流值/,并將測量

實驗步株數據填入表格中，斷開開關S

U(V)00.20.40.60.81.01.2

/(A)

“v)1.62.02.42.83.23.63.8

/(A)

4.拆除電路，整理儀器

1.在坐標紙上以。為橫軸，以/為縱軸，建立坐標系.

2.在坐標紙上描出各組數據所對應的點.（坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所

數據處理

描圖線充分占據整個坐標紙為宜）

3.將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小電珠的伏安特性曲線

1.電路的連接方式：（1）電流表應采用外接法：因為小電珠（3.8V,0.3A）的電阻很小，

與0?0.6A的電流表串聯時，電流表的分壓影響很大；（2）滑動變阻器應采用分壓式

連接：目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續變化.

2.閉合開關S前，滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為零的一端，使開關閉

合時小電珠的電壓從零開始變化，同時也是為了防止開關剛閉合時因小電珠兩端電

注意事項

壓過大而燒壞燈絲

圖線在5）=1.0V左右將發生明顯彎曲，故在。=1.0V左右繪點要密，以防出

現較大誤差

4.當小電珠的電壓接近額定值時要緩慢增加，到額定值記錄/后馬上斷開開關

5.誤差較大的點要舍去，/-U圖線應是平滑曲線而非折線

1.由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內阻對電路的影響會帶來誤差

誤差分析2.電流表、電壓表的讀數帶來誤差，要嚴格按照讀數規則讀數

3.在坐標紙上描點、作圖帶來操作誤差

考點1:實驗操作和器材的選取

儀器選擇的一般順序是先易后難.首先確定出必須使用而又不必選擇的儀器，然后以其為突破

口，根據電路要求和電路計算，選擇出電源、滑動變阻器、電流表、電壓表以及合理的量程.待測

電阻的額定電流、額定電壓（估算值）是選擇合適量程的電流表和電壓表的重要依據.如滑動變阻器

的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實驗要求的情況下，還

要考慮阻值大小對實驗操作中是否調節方便的影響，一般來說如果是限流法選定比待測電阻大幾倍

的滑動變阻器，如果是分壓法選定阻值小的滑動變阻器.

【典例1】甲實驗小組要探究一個規格為5.0V、0.20W的小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供

選用：

A.電壓表Vi（量程0-6V,內阻值約1.5kC）

B.電壓表V2（量程0-20V,內阻20kQ）

C.電流表Ai（量程0-3A,內阻0.2。）

D.電流表A2（量程0-50mA,內阻2.0Q）

E.滑動變阻器&（最大電阻約20Q）

F.滑動變阻器（最大電阻約1k。）

G.電源（電動勢6V,內阻不計），開關一個，導線若干

（1）要求小燈泡電壓從零開始調節，為了調節方便，測量盡可能準確，電壓表應選用,電流

表應選用,滑動變阻器應選用（填器材前面序號）。

（2）根據所選器材和要求在虛線框中并畫出實驗電路圖

（3）乙實驗小組正按正確操作得到另外一個元件伏安特性曲線（/-U圖象如圖），如果將這個元件直接

接到電動勢為3.0V、內阻值為7.5。的電源兩端，則該元件電阻值是。（結果保留2位有效

數字）

//A

UN

⑶15

【詳解】（1）［1］燈泡額定電壓為5.0V,因此電壓表應選擇6V量程的電壓表，故選A；

［2］燈泡的額定電流

P0.2

二40mA

U

故電流表只能選擇D；

［3］本實驗中采用滑動變阻器分壓接法，所以滑動變阻器應選擇總阻值較小的E。

（2）本實驗中電流從零開始調節，故滑動變阻器采用分壓接法；同時因燈泡內阻較小，故電流表采

用外接法：故原理圖如圖所示

（3）在燈泡的伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，如圖所示

兩圖的交點表示燈泡的工作點，則由圖可知，燈泡電壓為1.98V,電流為0.13A,故電阻

U1.98

R=-=15n

I0.13

【典例2】某實驗小組的同學計劃描繪一燈泡的伏安特性曲線，其額定電壓為5V,額定電流為1.0A,

可供選擇的實驗器材如下:

電壓表V（量程。?3V,內阻RV=1000Q）；

電流表A（量程0?0.6A,內阻RA=1Q）；

滑動變阻器&（阻值變化范圍。?5Q）；

滑動變阻器&（阻值變化范圍0?1000Q）;

定值電阻氏3（阻值1Q）；

定值電阻夫4（阻值10。）；

定值電阻/?5（阻值1000Q）;

定值電阻&（阻值2000Q）；

電源E（電動勢6V）；

開關S、導線若干。

（1）為了較精確地完成測量，該小組的同學設計了如圖所示的實驗電路，則與電壓表串聯的電阻燈1

應選擇;與電流表并聯的電阻孔2應選擇；滑動變阻器應選擇-（均選填

器材符號）

⑵某次測量時，電流表的示數為0.20A,電壓表的示數為1.00V,則此時該燈泡的阻值為0。

【答案】⑴R5R3Ri

（2）4.5

【詳解】（1）口］電壓表串聯定值電阻Rs時，由電壓表的改裝原理可知，改裝后電表的量程為

U?3

Um=誦的+Rs）=旃X（1000+1000）V=6V

同理，電壓表串聯定值電阻凡時，改裝后電壓表量程為

，u?3

um=薩（Rv+&）=77^7X（1000+2000）V=9V

Ay1UUU

由于燈泡的額定電壓為5V,可知與電壓表串聯的電阻Rxi應選擇R5；

⑵電流表與定值電阻&并聯時，由電流表的改裝原理可知，改裝后電流表的量程為

ISRA0,6x1

Im=Is+=0.6A+―--A=1.2A

同理，電流表并聯定值電阻燈時，改裝后電流表量程為

,IRRA0.6x1

/m=，g+『=66A+—7—A=0.66A

K41U

由于燈泡的額定電流為1.0A,則與電流表并聯的電阻R,2應選擇R3。

[3]描繪電學元件的伏安特性曲線時，電流和電壓應從零開始調節，滑動變阻器采用分壓接法，為了

方便調節，滑動變阻器應選擇阻值較小的大。

（2）某次測量時，電流表的示數為0.20A,電壓表的示數為1.00V,則通過燈泡的電流為

0.20X1

4=0.20A+A0.4A

燈泡兩端電壓為

U1.00

[7=—(即+&)一風=7^77x(1000+1000)V-0.20xIV=1.8V

LAy1000

根據歐姆定律可知此時該燈泡的阻值為

U一

/?i=--L=4.511

考點2：數據處理和誤差分析

在描點時，一是不要忘了（0,0）這個點，二是連線時用平滑的曲線連接，使盡量多的點落在曲線

上，不在線上的點均勻分布在線的兩側，較遠的點舍去，三是理解好曲線斜率的意義，如果是U-/

圖線，斜率表示電阻，如果是/-。圖線，斜率表示電阻的倒數.

【典例3】物理興趣小組研究某小燈泡的伏安特性,實驗室可提供的器材:小燈泡（額定電壓為3.0V）,

直流電源（4.5V）、滑動變阻器（最大阻值為5。）、量程合適的電壓表和電流表、開關和導線若干，

如圖甲所示的實物圖已完成連線。

（1）為了盡可能減小實驗誤差，且要求小燈泡兩端電壓能夠在0?3V變化，滑動變阻器應選用

（填“分壓式”或“限流式”）接法;

(2)閉合開關前，應把滑動變阻器滑片移到(填%”或“6”)端；

(3)小組同學正確完成了實驗操作，將實驗數據描點作圖，得到/-U圖像，如圖乙所示。當小燈泡兩

端加2.0V電壓時，小燈泡的電阻尺=Q(結果保留兩位有效數字)；

(4)將兩個規格相同的這種小燈泡并聯后接到電動勢為3.0V、內阻為2.5。的另一電源瓦上。則每個

小燈泡的實際功率為W(結果保留2位有效數字)。

【答案】(1)分壓式

⑵。

(3)4.0/4.1/4.2/4.3/4.4

(4)0.42/0.43/0.44/0.45/0.46

【詳解】(1)要使小燈兩端電壓能從0開始較大范圍變化，滑動變阻器應采用分壓式接法；

(2)閉合開關前，應調節滑動變阻器使測量電路兩端電壓從0開始變化，所以應滑到。端；

(3)由圖像可知，當小燈兩端加2.0V電壓時，電流為0.48A,則根據歐姆定律得

U

R=了=4.2。

(4)設燈泡的實際電壓為U,實際電流為/,則根據閉合電路的歐姆定律得

U+2Ir=E

變形后得

U=-51+3

P=U/=1.2X0.36W=0.43W

［典例4］某同學想通過測繪小燈泡的/-U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律.所用器材如

下：

待測小燈泡一只，額定電壓為2.5V,電阻約為幾歐;

電壓表一個，量程0?3V,內阻約為3k。；

電流表一個，量程0~0.6A,內阻約為0.111；

滑動變阻器一個；

干電池兩節；

開關一個，導線若干。

⑴請在圖甲中補全實驗的電路圖o

⑵圖甲中開關S閉合之前，應把滑動變阻器的滑片置于(選填Z”或“3”)端。

(3)某次測量時電流表示數如圖乙所示，該示數為Ao

(4)該同學通過實驗作出小燈泡的/-U圖像如圖丙所示，則小燈泡正常工作時的電阻約為

Q(結果保留兩位有效數字)。

(5)/-U圖像彎曲的原因是.

—(Y^

u_?_—?_I

_________

Ro

——|i~~?

【答案】(1)ES

(2)B

(3)0.23

(4)5.9/6.0

(5)隨著電流(電壓)增大，燈絲溫度升高，電阻變大。

【詳解】(1)為了測繪小燈泡的一U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律,所以還應有電流表,

由于小燈泡電阻較小，所以電流表應外接，故電路圖如答圖所示。

''~0~—?_I

______

R。

——|i<<—?

ES(2)開關S閉合之前，滑動變阻器的滑片應置于3處，使在剛好閉合S時，

測量電路部分處于短路狀態電流表和電壓表的示數均為零，起保護作用。

(3)電流表量程為0.6A,由題圖乙可知電流表讀數為0.23A。

(4)由于小燈泡的額定電壓為2.5V,由圖題圖丙知，電流為0.42A,由歐姆定律得

R=?=6.0C(5)隨著電流(電壓)增大，燈絲溫度升高，電阻變大。

考點3：實驗改進拓展創新

1.創新點分析

以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現

開放性、探究性等特點.

2.命題視角

視角1以實驗原理及實驗方法為基礎，探究小燈泡功率與電壓的關系

視角2圖象法處理數據及實物連線

視角3實驗儀器的選擇及控制電路的選擇

視角4數據處理方式的改進

采用“DIS”數字化實驗系統進行實驗數據的采集和處理.

【典例5】我國清潔能源設備生產規模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為

電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方

法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的/—U特性。所用的器材包括：太陽能

電池板，電源E、電流表A、電壓表V、滑動變阻器R、開關S及導線若干。該實驗小組根據實驗

得到的數據，描點繪出了如圖乙的/—U圖像。

⑴為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖—（填或*"）。

（2）已知電壓表V的量程為0?1.5V,內阻為21k。，若要將該電壓表改裝成量程為0~4V的電壓表,

該電表需串聯一個kQ的電阻。

（3）太陽能電池板作為電源，在一定光照強度下其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，把它與阻值

為1k。的電阻連接構成一個閉合電路，該電源的效率是—％。（結果保留三位有效數字）

（4）太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線如圖乙所示。太陽能電池板沒有光

照時(沒有儲存電能)其電阻用符號&表示，將同規格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電

動勢E=3V,內阻r=5000,可得電池板消耗的功率—mW(保留三位有效數字)。

【答案】⑴。

(2)35

(3)64.3%

(4)2.58mW

【詳解】(1)根據特性曲線可知，電流需要從零開始，因此滑動變阻器采用分壓式接法，可知，實

驗電路應選用圖甲中的圖0。

(2)將小量程電壓表改裝成大量程電壓表，需要串聯一個分壓電阻，則有

1.5V_4V

21k。21kQ+Rx

代入得

Rx=35kQ

(3)由圖丙，圖像與縱軸交點為電動勢，即2.80V。若把它與阻值為1k。的電阻連接構成一個閉合

圖像交點為工作點，即電阻兩端電壓為1.80V。該電池板的效率是

UI1.80

片獷揖X1°0%=64?3%

(4)設Rs兩端的電壓為U,電流為",由閉合電路歐姆定律可得

U=E-Irr

則有

U=3-500/1

作出電源的圖像U—/,如圖所示

//mA

6

5

4

3

2

00.51.01.52.02.53.03.5"0"

可得，電池板消耗的功率約為

P=1x2.58mW=2.58mW

【典例6】某實驗小組通過實驗描繪小燈泡的伏安特性曲線，并研究燈絲的導電特點。

(1)實驗中用電流傳感器代替電流表，請將圖甲的電路圖補充完整_

(2)滑動變阻器有兩種規格，本實驗應選(填標號)。

A.最大阻值5。B.最大阻值1000。

⑶某次測得的電流/=1.6A,電壓U=1.2V,此狀態下小燈泡電阻的測量值%=,測量值

比真實值偏(填“大”或“小”)。

(4)描繪出小燈泡的U-/曲線如圖乙所示，可以得出燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而變

(5)若小燈泡與R=1.5Q的定值電阻并聯，連接在E=3.0V、尸1.5。的電源正負極間，如圖丙所示。小

燈泡的電流為,實際消耗的功率為。

【答案】⑴

⑵A

⑶0.75小

⑷大

(5)1.20.72

【詳解】(1)研究小燈泡的伏安特性曲線，需要電壓從零開始變化，則滑動變阻器采用分壓式，完

整的電路圖如圖所示

(2)滑動變阻器采用分壓式接法，這就需要滑動變阻器選擇小阻值的，故選A。

(3)[1]電流/=1.6A,電壓U=1.2V,則燈泡電阻為

U

R=-=0.75H

[2]因電流表采用的是外接法，電壓表分流導致電流的測量偏大，故電阻的測量值偏小。

(4)由小燈泡的U-/曲線上每點與坐標原點的連線構成的割線斜率代表瞬時電阻，故隨著電壓的

增大，燈泡的功率增大，溫度升高，電阻率增大，導致電阻增大。

(5)設流過燈泡的電流為/,燈泡兩端的電壓為U,由閉合電路歐姆定律可得

U

E=(/+-)r+U

R

變形可得

RRr

U=-------E---------7--=1.5-0.75/

R+rR+r

即看成等效電源的電動勢為E'=1.5V,等效內阻為r=0.75Q,作出等效電源的圖像如圖所示

UN

讀兩條線的交點即為工作點，則小燈泡的電流和電壓為

Ix1.2A,Ux0,6V

則小燈泡實際消耗的功率約為

P=UIy0.72W

1.某同學想通過測繪小燈泡完整的伏安特性曲線來研究小燈泡的特性。所用器材如下：

待測小燈泡1只（額定電壓為3.8V,額定電流為0.32A）；電壓表一個（量程。?2V,內阻為2kQ）；

電流表一個（量程0?0.4A,內阻約為3（1）；定值電阻&（阻值為1k。）；定值電阻R2（阻值為2k。）；

滑動變阻器（阻值0?10。）；電源（電壓為5.0V）；開關一個，導線若干。

⑴為測量小燈泡兩端的電壓，需要將電壓表與定值電阻（填“％”或"2"）（填“串”或“并”）

聯。

（2）根據實驗目的和提供的器材，將圖甲的電路圖補充完整。

（3）實驗描繪出的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖乙可知，隨著小燈泡兩端電壓增大，燈絲

的電阻（填“增大”“不變”或“減小”）。

//mA

350

300

250

200

150

100

50

0

1234u/v

乙

【答案】⑴R2串

⑵見解析

⑶增大

【詳解】（1）小燈泡的額定電壓為3.8V,則電壓表需要與定值電阻此串聯，串聯后電壓表量程

為。?4V。

（2）待測燈泡電阻

「U額3.8

Rxx——=II—11.9￡1

/額032

由于

Rv)%

RxRA

因此選擇電流表外接法，電路圖如圖所示

（3）在/-U圖像中，圖線上的點與坐標原點連線的斜率為電阻的倒數，由題圖乙可知，隨著小燈

泡兩端電壓增大，燈絲的電阻增大。

2.某同學想通過測繪小燈泡的/-U圖像來研究某型號小燈泡的電阻隨電壓變化的規律。所用器材

如下：待測小燈泡，額定電壓為6V,額定電流0.5A：

A.電源E（電動勢6V,內阻不計）

B.電壓表Vi（量程3V,內阻為3kQ）

C.電壓表V2（量程15V,內阻約15kQ）

D.電流表A（量程0.6A,內阻為0.5。）

E.固定電阻4（阻值3kQ）

F.滑動變阻器&（阻值070.0。）；

G.滑動變阻器R2（阻值07k。）；

H.導線和開關

實驗要求：滑動變阻器便于調節，小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量。

（1）實驗中電壓表應選用（填儀器前的字母）；滑動變阻器尺應選用（填寫

儀器前的字母）。

甲乙丙

（2）在圖甲所示的電路基礎上畫出符合要求的實驗電路圖。

（3）某同學通過實驗測得該燈泡U-/線如圖乙。根據U-/線可知，隨著電壓的升高該燈泡的電阻—

（選填“增大'或"減小”）。

（4）現將一個這樣的燈泡與一個4。的定值電阻串聯，接在一電動勢為5V、內阻為1C的電源兩端，如

圖丙所示，則燈泡的功率為W（結果保留兩位有效數字）。

（4）1.1/1.2/1.3

【詳解】（1）[1]若使用電壓表V2,表盤指針偏轉較小，實驗誤差較大，故實驗中電壓表應選用

并將電壓表Vi改裝成大量程電壓表，故選B。

⑵為描繪完整的伏安特性曲線，電壓要從零開始測量，滑動變阻器采用分壓式接法，滑動變阻器應

選擇阻值較小的，故選F。

(2)電壓表Vi量程較小，需串聯定值電阻改裝成大量程電壓表，電壓要從零開始測量，滑動變阻器

采用分壓式接法，電流表和電壓表內阻已知，則電流表應選用內、外接法均可，實驗電路圖如圖所

(3)根據R=,可知隨著電壓的升高該燈泡的電阻增大。

(4)根據閉合電路歐姆定律可知

E=[/+/(/?+r)

整理得

U=5-51

交點為(0.38A,3.2V),兩燈泡的總功率為

P=0.38x3.2W-1.2W

3.在測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，某實驗小組的電壓表壞了，老師給他們一個多用電表替

代電壓表進行實驗。

（1）該組同學拿到多用電表后，用多用電表測量常溫下小燈泡的電阻，操作如下：先把選擇開關打到

多用電表歐姆“X10”擋，歐姆調零后進行測量。測量時發現指針偏角過大，則應換用（填

“X100”或“X1”）擋,重新進行歐姆調零，再測量。

（2）現要測量小燈泡正常發光時的電阻，其電路如圖甲所示，調節滑動變阻器，使小燈泡正常發光，

多用電表的選擇開關打到電壓擋，（填“紅”或“黑”）表筆接a,另一表筆接（填“b”

或“c”）測其兩端電壓。

（3）該組同學測繪的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，則該小燈泡在常溫狀態下的電阻約flo

（結果保留兩位有效數字）

【答案】（l）x1

⑵黑b

（3）6.7

【詳解】（1）指針偏轉角度太大即電流太大，歐姆讀數太小，所以應換更小倍率的擋位，即xl擋。

（2）多用電表當電壓表使用時，紅表筆接正，黑表筆接負，所以黑表筆接a。電阻比較小，用

電流表外接法測量比較準，所以紅表筆接兒

（3）當電流較小時，燈絲的電阻幾乎不變，其U-/圖象近似為一直線，該直線的斜率”即為小燈泡

常溫下的電阻，由圖象可得，電阻約為

0.4V

R=------------~6.711

60X10-3A

4.某同學用伏安法測定小燈泡（4.5V,2.5W）的伏安特性曲線，除了小燈泡、開關S、導線外，還

有下列器材供選用:

A.電壓表Vi（量程0?3V,內阻為3kQ）

B.電壓表V2（量程0?15V,內阻約10kQ）

C.電流表A1（量程0~3A,內阻約0.01C）

D.電流表A2（量程0?0.6A,內阻約0.05。）

E.電阻箱&（最大阻值為9999。）

F.電源E（電動勢6V,內阻不計）

G.滑動變阻器描（阻值范圍070。）

實驗要求能夠實現在0?4.5V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，完成下列步驟:

（1）電流表選用（填“A/或"A2”）。

（2）為使測量盡量準確，要對電壓表進行改裝，現要求改裝成量程為4.5V的電壓表，則電壓表選用

（填““或“2“）與電阻箱&串聯，并&的阻值調為。。

（3）將圖中的器材符號連線（其中電源E和開關S已連好），畫出實驗電路原理圖

A

~?--?—

-db-

~

（4）實驗中設電壓表讀數為U,電流表的讀數為/,并將電流表的讀數視為流過小燈泡的電流，則小

燈泡在此電壓下的阻值表達式為；與真實值比較，電阻的測量值________（填“大于”“小于”

或“等于,,）其真實值。

【答案】（1用2

【詳解】（1）電流表測量的最大電流為

2.5W

/m=T5vas0-56A

則電流表選A?。

（2）由于是串聯，而且只有電壓表Vi內阻已知，則電壓表選Vi，由串聯分壓可知，電壓表Vi

的電壓為3V時，出的電壓為L5V,則

3V300011

=

L5VRz

解得

Rz=1500。

（3）實驗要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調節，則電路應用“分壓式”，小燈泡的阻值較小，為

減小誤差用“外接法”測電阻，電路圖為

(4)由題可知，小燈泡兩端電壓為”，流過小燈泡的電流約為/,則小燈泡的電阻為工。用外接法

測電阻，電流表的讀數大于小燈泡的電流，故測量值小于真實值。

5.某同學想通過測繪小燈泡的/-U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律.所用器材如下:

待測小燈泡一只，額定電壓為2.5V,電阻約為幾歐；

電壓表一個，量程0?3V,內阻約為3k。；

電流表一個，量程0~0.6A,內阻約為0.111；

滑動變阻器一個；

干電池兩節；

開關一個，導線若干。

(1)請在圖甲中補全實驗的電路圖.

甲

(2)圖甲中開關S閉合之前，應把滑動變阻器的滑片置于(選填，”或“8”)端。

(3)某次測量時電流表示數如圖乙所示，該示數為A。

(4)該同學通過實驗作出小燈泡的/-U圖像如圖丙所示，則小燈泡正常工作時的電阻約為.

Q(結果保留兩位有效數字)。

(2)B

(3)0.23

(4)5.9/6.0

(5)隨著電流(電壓)增大，燈絲溫度升高，電阻變大。

【詳解】⑴為了測繪小燈泡的/-U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律,所以還應有電流表,

由于小燈泡電阻較小，所以電流表應外接，故電路圖如答圖所示。

r4sbi

1_?——?_I

____

R。

——|i<<—?

ES(2)開關S閉合之前，滑動變阻器的滑片應置于8處，使在剛好閉合S時,

測量電路部分處于短路狀態電流表和電壓表的示數均為零，起保護作用O

(3)電流表量程為0.6A,由題圖乙可知電流表讀數為0.23Ao

(4)由于小燈泡的額定電壓為2.5V,由圖題圖丙知，電流為0.42A,由歐姆定律得

/?=亨=6.0。(5)隨著電流(電壓)增大，燈絲溫度升高，電阻變大。

6.某同學描繪的標有“2.5V,0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線如圖所示。

（1）你認為曲線彎曲的原因是。

（2）該同學選用的器材除了開關，導線外，還有：

電壓表Vi（量程0?3V,內阻等于3k。）電壓表V2（量程0?15V,內阻等于15k。）

電流表Ai（量程0?200mA,內阻等于10Q）電流表A2（量程0?3A,內阻等于0.1Q）

滑動變阻器處（0~10Q,額定電流2A）滑動變阻器心（0~lkQ,額定電流0.5A）

定值電阻&（阻值等于10Q）定值電阻以（阻值等于IkQ）

電源￡（￡=3V,內阻不計）

利用以上器材完成實驗，你認為電流表應選,電壓表應選=

（3）請你在虛線框中畫出該同學實驗電路圖，并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。

【答案】（1）小燈泡電阻隨溫度變化而變化

電壓與電流之比增大，即燈泡電阻增大，所以圖線彎曲的原

因是小燈泡電阻隨溫度變化而變化。

（2）由于燈泡的額定電壓為2.5V,額定電流為0.3A,所以電壓表的量程應選擇0?3V,電流

表量程應選擇0?200mA,即電壓表選擇V1,電流表選擇A1。

（3）由于電流表Ai量程小于燈泡的額定電流，故應用電流表Ai與定值電阻并聯改裝成較大量程的

電流表，且并聯電阻應選小電阻科，此時電流表量程為

/A1fAl

/=/

A10.4A

R4

由于待測小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接法；為使小燈泡的伏安特性曲線更完整，所測電流、

電壓范圍應較大，故滑動變阻器應采用分壓接法，故選擇總阻值小的R/,電路圖如圖所示

-r-?-

/<4

——----------------------------

?——ii—廠—

7.某同學想測繪小燈泡的/-U圖像，所用器材如下：

A.待測小燈泡一只（額定電壓為3.7V,額定電流為0.3A）；

B.雙量程電壓表V（0?3V,內阻約為3.0kQ;0?15V,內阻約為10k。）；

C.雙量程電流表A（0?0.6A,內阻約為1.0。;0?3A,內阻約為0.1Q）；

D.滑動變阻器&（。?10O,2A）；

E.滑動變阻器7?2（0?loon,1A）；

F.4節干電池（每節干電池的電動勢均為1.5V,內阻均為1.0Q）；

G.開關和導線若干。

乙

（1）請將圖甲中的電路補充完整。

（2）滑動變阻器應選（填“心”或閉合開關前滑動變阻器應移動到（填“左

或“右”）端。

(3)根據實驗數據描繪出小燈泡的/-U圖像，如圖乙所示，現串聯2節干電池并將小燈泡接在干電池

兩端，如圖丙所示，則此時小燈泡的實際功率為W(結果保留兩位小數)。

(3)0.60

【詳解】(1)測小燈泡額定電壓為3.8V,電壓表的量程應選用0?15V,待測小燈泡額定電流為0.3A,

電流表的量程應選用0?0.6A,待測阻值約為

U3.8

R———=—Q?13Q

xI0.3

根據

JR/A=10011>Rx

為減小實驗誤差，電流表應采用外接法，想測繪小燈泡的/-U圖像，小燈泡兩端電壓應從零開始，

滑動變阻器應采用分壓式接法，實物連接如圖所示

(2)[1]滑動變阻器應采用分壓式接法，滑動變阻器應選阻值較小的，故選七。

[2]小燈泡兩端電壓應從零開始，閉合開關前滑動變阻器應移動到右端。

(3)2節干電池的/-U曲線為

2E=U+l-2r

整理得

5

/=--{/+1.875

在小燈泡的/-U圖像中作出2節干電池的/—U曲線，可得交點坐標為（2.5V,0.24A）,此時小燈泡的

實際功率為

P=U1=2.5義0.24W=0.60W

8.某物理興趣小組描繪一個標有“4V、2.0W”的小燈泡L的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓由

零逐漸增大，且盡量減小實驗誤差。可供選用的器材除導線、開關外，還有以下器材：

A.直流電源4.5V（內阻不計）

B.直流電流表0?600mA（內阻約為5。）

C.直流電壓表0?3V（內阻等于6kQ）

D.滑動變阻器0~10Q,額定電流2A

E.三個定值電阻（的=lk。，R2=2k。，R3=5k。）

①小組同學研究后發現，電壓表的量程不能滿足實驗要求，為了完成測量，他將電壓表進行了改裝,

在給定的定值電阻中選用（選填“七"？2”或？3”）與電壓表串聯，完成改裝。

②實驗測得小燈泡伏安特性曲線如圖a所示，可確定小燈泡的功率P與產和P與［/2的關系，下列示意

圖中合理的是（/和U分別為流過燈泡的電流和燈泡兩端的電壓）。

③若將兩個完全相同規格的小燈泡L按如圖6所示電路連接，電源電動勢E=6V,內阻r=2Q,欲

使滑動變阻器R的功率是一個小燈泡功率的兩倍，此時滑動變阻器消耗的電功率為W（結果保

留1位小數）。

【答案】R2B1.8

【詳解】①［1］器材中提供的直流電壓表量程只有3V,而小燈泡A的額定電壓為4V,所以需要給電

壓表串聯一個電阻從而擴大量程，設定值電阻的阻值為尺，則根據串聯分壓規律有

R_1

R?=3

解得

R=2k。

則定值電阻選擇R2；

②［2］隨著電壓的升高燈泡電阻增大，所以燈泡的功率

,U2

p=pR=—

則尸￥圖象的斜率增大，而尸一［72的斜率減小。

故選B。

③［3］假設通過燈泡的電流為/,燈泡兩端的電壓為U,由閉合電路歐姆定律定律得

2U=6—4/

化簡得

3U

I=-------

22

如圖中曲線所示，與小燈泡伏安特性曲線的交點即為電路工作點，該點縱橫坐標值的乘積等于小燈

泡的功率，功率為

則滑動變阻器消耗的功率為L8W。

9.某實驗小組要描繪一個標有“3.4V1W”的小燈泡的伏安特性曲線，實驗室供選擇的器材如下:

A.電壓表V（量程5V,內阻約為5kQ）

B.直流電源E（電動勢4V,內阻不計）

C.電流表Ai（量程300mA,內阻約為2。）

D.電流表A2（量程600mA,內阻約為1。）

E.滑動變阻器處（阻值0~10。）

F.滑動變阻器心（阻值0?2000）

G.開關S、導線若干

（1）為了使調節方便，測量的準確度較高，應選用電流表為（填“C”或"D”）；滑動變阻器

應選用（填“E”或"F”）；根據選用的器材連接了部分電路，如圖甲所示，請用筆畫線代替導

線將電路連接完整

（2）閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移到最（填“左”或“右”）端，閉合開關后，調節滑

動變阻器，測得多組電壓表和電流表的示數U、/o作出的/-U圖像如圖乙所示，由圖像可知，小燈

泡燈絲電阻隨溫度的升高而（填“增大”“減小”或“不變”）；當小燈泡兩端所加電壓為2V時,

其燈絲電阻值約為Q。

（3）由于電表內阻的影響，實驗測得的/-U關系圖線要比實際的關系圖線位置偏（填

“高”或"低”）。

（4）小燈泡的電功率尸和電阻R隨電壓而變化的圖像可能分別是圖中的，

【答案】CE左增大8

IWJBC/CB

【詳解】（1）[1]小燈泡的額定電流

1

I=——A?0.29A

3.4

為了使指針偏轉角度較大，則電流表應選用C；

⑵為了能使電壓從零開始調起，電路采用分壓電路，因此滑動變阻器選用最大阻值較小的E；

[3]安培表采用外接法，電路連接如圖所示

（2）[4][5][6]閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移到最左端，使其輸出電壓為零，由圖像可知，小

燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大，當小燈泡兩端所加電壓為2V時，電流為0.25A,燈絲的電阻約

為

U

R=了=8Q

（3）⑺因為采用電流表外接法，由于電壓表的分流，使電流表示數偏大，則測量得到的/-U圖像中

的電流偏大，故比實際圖線的位置偏高。

(4)[8]AB.根據

P=U1

可知

p

I=u

即P-U圖像的割線斜率為電流/。隨著。增大，/增大，故A錯誤，B正確；

CD.R-U圖像的割線斜率的倒數為/,隨著U增大，/不斷增大，因此R-U圖像的割線斜率應不

斷減小，故D錯誤，C正確。

故選BCo

10.某實驗小組研究額定電壓為3V的小電風扇的電動機工作特性.

⑴實驗中，為使電動機的電壓從零開始增大，應選擇電路（選填“甲”或"乙”）。

（2）正確選擇電路后，請用筆畫線代替導線，將圖丙中實物電路補充完整__________；圖丙中閉合開

關前，滑動變阻器的滑片P應置于（選填“左”或“右”）端。

（3）緩慢移動滑片P,記錄電壓表示數。和對應的電流表示數/,描出相應的點如圖丁所示。

由圖丁可知，該電動機的內阻約為Q（保留兩位有效數字）；由于電流表和電壓表不是理

想電表，電動機內阻的測量值與真實值相比（選填“偏大”“偏小”或“相等”）。

（4）將電動機直接接在一電源兩端，已知該電源的電動勢E=3.0V,內阻r=2.5Q,電動機內阻阻值

不變，則電動機的機械功率約為W（保留兩位有效數字）。

【答案】⑴乙

⑵左

⑶3.0偏大

(4)0.32

【詳解】（1）本實驗中要求使電動機電壓從零開始調節，故應采用分壓接法，故電路圖應選擇乙;

（2）[1]按照電路補充實物電路如下

[2]為防止電動機因電壓過高而損壞，且為了使其電壓從零開始增大，滑動變阻器的滑片P應置于左

端；

（3）[1]電動機轉動前是純電阻電路，根據圖丁可得電動機的內阻約為

1.5

R==3.0Q

0.5

⑵由于電流表不是理想電表，會分走一部分電壓，導致電壓表測得的電動機電壓偏大，導致測得的

內阻偏大；

（4）如下圖所示做出電源伏安特性曲線，根據交點可得電風扇正常工作時的電流約為0.4A,電壓

為2V,其電動機工作時的熱功率為

22

PQ=IR=0.4X3=0.48W

電動機工作時的總功率為

P=[//=2X0.4=0.8W

則電動機正常工作時的機械功率約為

P機械=P-PQ=08-048=0.32W

//A

H.某同學在探究小燈泡的伏安特性曲線實驗中，所用器材有：燈泡L,量程恰當的電流表A和電

壓表V,直流電源E,滑動變阻器7?,開關S等，要求燈泡兩端電壓從0開始變化。

圖1圖2

⑴某同學已連接如圖1(a)所示的電路，下列說法正確的是一。

A.開始測量前，開關S不應該閉合

B.應該采用電流表內接法

C.開始測量時，滑動變阻器滑片尸位置不當，應將其置于。端

D.連接負極與6點的導線是多余的，應該撤除

(2)通過實驗獲得數據，該同學描繪出了如圖1(b)所示的燈泡的U-/圖像，該燈泡常溫下的電阻值

約為Q(結果保留2位有效數字)。

(3)做完實驗后，認識到描繪伏安特性曲線常以電流/作為縱軸，電壓。作為橫軸，于是他又將圖像

改為如圖2中的曲線1所示,考慮誤差因素，真實的伏安特性曲線更接近圖2中的曲線(選

填“2”或“3”)。

【答案】⑴A

(2)2.5

(3)3

【詳解】(1)A.根據實驗安全操作可知，電路接通前開關應處于斷開狀態，故A正確；

B.小燈泡的電阻較小，應該采用電流表的外接法，故B錯誤；

C.滑動變阻器采用了分壓式接法，在開始測量時，應使并聯部分分壓為零，故滑動變阻器滑片尸

位置不當，應將其置于6端，故C錯誤；

D.連接負極與b點的導線是滑動變阻器分壓式接法的一條必須的導線，并不是多余的，不應該撤

除，故D錯誤。

故選Ao

(2)燈泡常溫下的電阻幾乎是不變的，相當于電壓和電流較小時的電阻，根據圖像的斜率可得

U0.5

R=—=——11=2.5。

I0.2

(3)將圖像改為如圖2中的曲線1所示，考慮誤差因素，由于電流表外接，所以測量電阻會偏小，

故圖像更接近圖2中的曲線3。

12.穩壓二極管的功能是使電路輸出穩定的電壓，其工作原理如圖1所示。當成兩端輸入電壓增大

導致二極管的分壓高于其穩壓值U。時，二極管的反向電阻驟降，則電阻R上分得電壓增加，使得cd

端仍保持電壓勿輸出?，F用圖2所示電路描繪穩壓二極管的反向伏安特性曲線。其中電壓表的內阻

很大，滑動變阻器有：A(阻值0?20Q,2A),B(阻值0~5Q,3A)分別起到粗調和微調功能。

(1)請根據圖2電路，將圖3中的實物連線畫完整.

(2)閉合開關前，圖3中滑動變阻器&的滑片Pi應移至____,滑動變阻器&的滑片P2應移至—(選

填“左端”、“右端”或“中間”)；

(3)經過實驗，測量數據，描點作圖，得到了該穩壓二極管的伏安特性曲線，如圖4所示。由圖1電

路，若防端輸入電壓Uab=20V,R=4000Q,請根據實驗中所測得的穩壓二極管的特性曲線，確

定此時的穩壓值為—V（結果保留兩位有效數字）。

Z/mA

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

6.0LTV

圖4

【答案】⑴

（2）右端左端

(3)5.2

【詳解】（1）實物連線如圖所示。

（2）[1]⑵閉合開關前，為保證測量路段電壓（電流）為零，保證微安表的安全，題圖3中滑動變

阻器燈的滑片Pi應移至右端，滑動變阻器7?2的滑片P2應移至左端。

（3）不考慮穩壓二極管的內阻，流過電阻的電流為

U20

/=Yab=——A=5mA

R4000

由圖像可以看出，當通過二極管的電流增大到3.0mA后，二極管兩端電壓基本不變，由圖像可以讀

出穩壓二極管的穩壓值為5.2V。

13.要測繪一個標有“3V0.9W”小燈泡的伏安特性曲線，小燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V,

并便于操作。己選用的器材有:

電池組（電動勢為4.5V,內阻約1Q）；

電流表（量程為0?300mA,內阻約5。）；

電壓表V（2V,內阻為2k。）；

三個定值電阻（R/=lk。，R?=2.5kQ,7?5=5kQ）

滑動變阻器（最大阻值20。，額定電流1A）

開關及導線若干

（1）小明研究后發現，電壓表的量程不能滿足實驗要求，為了完成測量，他將電壓表進行了改裝。在

給定的定值電阻中選用（選填“R/"、"上”或“用”）與電壓表.（選填“串聯”或“并聯”）,

完成改裝。

⑵實驗的電路圖應選用圖（）

<Y>

每

（3）利用實驗數據繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，分析曲線可知小燈泡電阻隨溫度變化的特點

是：溫度升高電阻（填“增大”或“減小

⑵B

⑶增大

【詳解】（1）小燈泡額定電壓為3V,則只需將電壓表的量程擴大到3V即可，因電壓表V量

程為2V,內阻為2k。，則在給定的定值電阻中選用處=lk。與電壓表串聯，完成改裝。

（2）因電壓表內阻已知，且電壓表內阻遠大于小燈泡的電阻，則可采用電流表外接電路；為了使得

小燈泡兩端得到從零開始的電壓，則滑動變阻器用分壓電路。

故選B。

（3）因/-U圖像上各點到原點連線的斜率的倒數等于小燈泡的電阻，分析曲線可知小燈泡電阻隨溫

度變化的特點是：溫度升高，電阻增大。

14.某同學探究一個工作電壓在3V?4V之間的