1、第第 85 节节 描绘电阻的伏安曲线描绘电阻的伏安曲线 【2019年 4月浙江物理选考】小明想测额定电压为 2.5V 的小灯泡在不同电压下的电功率的电路。 （1）在实验过程中，调节滑片 P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是的_导 线没有连接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7 点至 8 点”） ； （2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片 P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如 图所示，则电流为_A，此时小灯泡的功率为_W （3）做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为 1.00V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上 记录了下列数据，你认为最
2、有可能的是_ A.0.08A B.0.12A C.0.20A 【答案】 (1). 1点至 4点 (2). 0.30 (3). 0.75 (4). C 【解析】 【详解】 （1）在实验过程中，调节滑片 P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是 1 点至 4 点的导线没有连接好，滑动变阻器相当于接成了限流电路； （2）由表盘刻度可知，电流表读数为 0.30A；则灯泡的额定功率：P=IU=0.30 2.5W=0.75W； （3）若灯泡电阻不变，则由，解得 I1=0.12A，考虑到灯泡电阻温度越低时阻值 越小，则通过灯泡的电流要大于 0.12A，则选项 C正确；故选 C. 1.2012 年理
3、综安徽卷年理综安徽卷 21.（8分） 图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额 定电压为 2.5V。 （1）完成下列实验步骤： 闭合开关前，调节滑动变阻器的滑 片， ； 闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ； 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。 答: （1）使它靠近变阻器左端的接线柱， 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。 解析：保证开关闭合时电路安全，此时测量电路部分电压最 小； 从 0-2.5V电压范围内取 8-10 组电压电流值并记录。 因为是描绘伏安特
4、性曲线，需要电压从 0 开始，并适当多的测量数据，描绘较为准确。 （2）电路图如图所示 解析：电路特点：并联型电源、电流表外接法测电阻 2. 2013 年天津卷年天津卷 9 （3）要测绘一个标有“3V 0.6W”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 3V，并便于操作。已选用的器材有： 电池组（电动势为 4.5V，内阻约 1)； 电流表（量程为 0250mA内阻约 5)； 电压表（量程为 03V内限约 3k)； 电键一个、导线若干。 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, 额定电流 1A） B滑动变阻器（最大阻值 1750，额定电流
5、 0.3A） 实验的电路图应选用下列的图_（填字母代号） 。 实脸 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 1.5V，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗 的功率是_W。 【答案】 A B 0.1 【解析】本题考查了“小灯泡的伏安特性曲线”的 实。 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 A V E S A V E S A V E S A V E S A B C D I/A U/V O 1.0 2.0 3.0 0.3 0.2 0.1 A S E R V 3V，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用较小的滑动变阻器，故选择 A。 在中已经明确
6、了控制电路，继续要选择电流表的接法，题中 Rx/RA = 15/ 5 = 3 ，而 RV/Rx = 3000/15 = 200 ， 可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综 上可知 B 选项的电路图正确。 根据图像可知，当将小灯泡接入电动势为 1.5V，内阻为 5的电源两端时，将小灯泡的内阻等 效到坐标纸上可知小灯泡的伏安特性曲线仍处于“线性”段，故其电阻为 10，代入闭合电路欧姆定律 及功率计算表达式可知 P实际 = (E/(r+Rx )2Rx= ( 1.5 /15)2 10 =0.1（W） 3. 2013 年福建卷年福建卷 19（2） （12 分） 硅光电
7、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甲电路，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伏安特性。图中 电压表的 V1量程选用 3V，内阻为 6.0k；电压表 V2量程选用 15V，内阻约为 30k；R0为保护电阻； 直流电源电动势 E 约为 12V，内阻不计。 根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。 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的示教 U1、U2。 ()某次测量时，电压表 V1示数如图丙，则 U1= V，可算出通过硅光电他的反向电流大小为 mA（保留两位小数） 。
8、()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 和通过反向电流 IX（表中“-”表示反向） ，并在坐标纸上建立 Ix-Ux坐标系，标出了与表中前 5组 Ux、Ix数据对应的 5个坐标点。请你标出余下的 4个坐标点，并绘出 Ix-Ux图线。 (）由Ix-Ux图线可知，硅光电池 无光照下加反向电压时， Ix与Ux成 （ 填“线性”或“非线性” ）关 系。 丙 V 3 1 5 1 2 0 5 10 15 0 甲 V2 S E R0 R V1 + 硅光电池 V 3 15 V 3 15 硅光电池 乙 R0 V1 V2 R S E -0.10 0
9、-0.20 -0.30 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 -8.0 -9.0 Ix/mA Ux/V 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 答：电路连接如答图 1所示
10、（i）1.40 0.23 (ii) Ix-Ux图线 如答图 2所示 （iii）非线性 解 析： 电压 表 V1 示数 U1=1. 40V ，V2 的内阻为 RV=6.0k，由欧姆定律可知通过的电流为 I=U1/RV=0.23A。根据表中数据标出余下的 4个坐 标点，用描点法平滑曲线绘出 Ix-Ux图线如答图 2所示。由 Ix-Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电 压时， Ix与 Ux成非线性关系。 4.2011 年理综福建卷年理综福建卷 19 （2） （12分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中： 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
11、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 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 020，额定电流 1.0A） ，L 为待测小电珠，V为电压表（量程 6V，内阻 20k） ，A为电流表（量程 0.6A，内阻 1） ，E为电源（电 动势 8V，内阻不计） ，S为开关。 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” ） 在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关 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
12、 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） 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” ） 答： （1）0.97（0.96、0.98 均可） C （2）D .左； . 1 点至 5 点（或 5 点至 1 点） ； . 增大 【解析】 （2）根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为 12 ，测电阻选欧姆挡并选 1挡。 开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，要有实验安全意识，调滑片在最左端使灯泡电压从零 V A 1 2 3 4 5 6 7 8
13、 9 10 11 12 13 S E R P L 甲 I O U 乙 -0.10 0 -0.20 -0.30 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 -8.0 -9.0 Ix/mA Ux/V 答图 2 答图 1 V 3 15 V 3 15 硅光电池 R0 V1 V2 R S E 开始实验。电表示数总调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，1 点和 5 点间没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式与分压式接法的最显著区别。伏安特性曲线的斜率 表示电阻的倒数，所以随着电压的增大，曲线斜率减小，电阻增大。 5.2015 年理综浙江卷年理综浙江卷 2
14、2. （10分）图 1 是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连 接图。 （1）根据图 1 画出实验电路图 （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图 2 中的、所示，电流表 量程为 0.6A，电压表量程为 3V。所示读数为：_。两 组数据得到的电阻分别为_和_。 答案： （1）答案如图 1所示 （2）0.10A、0.24A、2.00V、0.27V。 （8.30.1） 和（2.70.1）， 或者（2.70.1） 和（8.30.1）。 解析（1）从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电流表采用外 接法，滑动变阻器采用分压接法，故电路图如答图 1 所示 （2）电流表的量程
15、为 0.6A，所以每小格表示的分度值为 0.02A，故的读数为 0.10A，的读数为 0.24A，电压表的量程为 3V，则每一小格表示 0.1V，所以 的示数为 2.00V，的示数为 0.27V。 若灯泡两端的电压小，则对应的电流也小，故为同一数据，故得到的电阻为 72 10 270 . . . R，为另外一组数据，故得到的电阻为38 240 02 . . . R。 6.2016 年年天津天津卷卷 9、 （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了开关，导线外，还有： 电压表 V1（量程 03V，内阻
16、等于 3k） 电压表 V2（量程 015V，内阻等于 15k） 第 22 题图 1 第 22 题图 2 0 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 15 0 5 10 0 1 2 3 0 5 15 0 1 2 3 10 - + 3 V 15 0. 6 A 3 答图 1 E R A S V L 电流表 A1（量程 0200mA，内阻等于 10） 电流表 A2（量程 03A，内阻等于 0.1） 滑动变阻器 R1（010，额定电流 2A） 滑动变阻器 R2（01k，额定电流 0.5A） 定值电阻 R3（阻值等于 1） 定值电阻 R4（阻值等于 10） 定值
17、电阻 R5（阻值等于 1k） 电源 E， （E=6V，内阻不计） 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 该同学描绘出的 I-U图像应是下图中的_ 【答案】电路如图；B 【解析】用量程 3V的电压表 V1和 R5串联，可改装成量程 为V4) 13( 3 3 )( 5 Rr r U U g g g 的电压表； 用量程为 200mA的 A1与定值电阻 R4并联可改装为量程为 A4 . 0 10 102 . 0 2 . 0 4 R rI II gg g 的安培表；待测小灯泡的 阻值较小，故采用电流表外接电路；电路如图示。 小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的 I-U图线应该
18、是 B。 7. 2011 年理综广东卷年理综广东卷 34 （2）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W） ，滑动变 阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。 粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻档（请填写“1” 、 “10”或“ 100” ） ；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图(c)，结果为_。 实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图(d)完成实物图(e)中的连线。 开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_端滑 动。 V1 A1 R1 R5 R4 E S U I A O U I B
19、 O U I C O U I D O 下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_间多 测几组数据（请填写“ab” 、 “bc” 、 “cd” 、 “de”或“ef” ） 数 据点 a b c d e f U/ V 0. 00 0. 50 1. 00 1. 50. 2. 00 2. 50 I/ A 0. 000 0. 122 0. 156 0. 185 0. 216 0. 244 答： 1、 8 如图所示 a，b ab 【解析】小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为 R=U2/P=2.52/0.6=10.4，电阻十几欧，所以选“1” 档。 电流表的电阻也就几欧，
20、与电压表几千欧相比，小电珠算小电阻，所以电压表必须外接，伏安 特性曲线要求电压从 0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与电压采用分压接法。 从 a 端开始，电压为零，向 b 端移动，对小电珠所加电压逐渐变大。 ab之间电流增加了 0.122A，其它段电流增加了 0.03A 左右，所以需要在 ab之间将电流分为 0.030A、0.060A、0.090A，分别测出相应的电压值。 8. 2011 年理综重庆卷年理综重庆卷 20在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图所示。电源内阻不 计，导线连接良好。若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合 S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现 如
21、下四种现象： 图(c) A V P a b S E 图(d) A 3 0.6 红 黑 电源 + 图(e) a电珠 L 不亮；电流表示数几乎为零； b电珠 L 亮度增加；电流表示数增大； c电珠 L 开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断； d电珠 L 不亮；电流表从示数增大到线圈烧断。与上述 abcd四种现象对应的电路序号为 A B C D 答案：A 解析：在中伏特表和安培表的连接是错误的，将滑动变阻器的触头置于左端，闭合 S 后电珠 L 不亮，在向右端滑动触头过程中，电珠 L 逐渐变亮，由于总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增 大，是 b；在中安培表连接错误，应该连接在干路上
22、，开始时滑动变阻器的电阻最大，通过电珠的电 流太小，电珠 L 不亮，在向右端滑动触头过程中，电珠后来忽然发光，由于大部分电流流过电流表造 成电流表从示数不为零到线圈烧断，是 c；在中伏特表和安培表应该互换位置，由于伏特表串联造成 电珠 L 不亮，电流表示数几乎为零，是 a；在中安培表使电珠短路，电珠 L始终不亮，电流表从示数 增大到线圈烧断，是 d。即分别对应 bcad。正确的是 A。 9. 2012 年理综重庆卷年理综重庆卷 22（2） （2）某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这 种电池的电动势 E 和内阻 r，并探究电极间距对 E和 r 的影 响
23、。实验器材如题 22图 3所示。 测量 E 和 r 的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源 两端的电压 U 和流过电源的电流 I，依据公式 ，利用测 量数据作出 U I图象， 得出 E和 r。 将电压表视为理想 表，要求避免电流表分压作 用对测量结果的影响，请在 题 22 图 3 中用笔画线代替 导线连接电路。 实验中依次减小铜片 与锌片的间距，分别得到相 应果汁电池的 U I 图象如 题 22 图 4（见下图 ）中 （a） 、 （b） 、 （c） 、 （d）所 V A L S L V A S A V S L A V S L I/mA U/V 题22图4 0.50 0.55 0.60 0.65
24、 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 (d) (a) (b) (c) 果汁 铜片 （正极） 锌片 （负极） 题22图3 V A 示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势 （填“增大”、“减小”或“不变”） ，电源内阻 （填“增大”、“减小”或“不变”） 。 曲线（c）对应的电源电动势 E= V，内阻 r= ，当外电路总电阻为 2500时，该电源的 输出功率 P= mW。 （均保留三位有效数字） 答：U=E-Ir 见题 22 答图 不变 增大 0.975 480 267
25、解析：U I 图象与 U 轴的交点表示电动势的大 小，可知随电极间距的减小，电源电动势不变；电源电动 势 E=0.975V； 内阻 480 10780 60009750 3 . . I U r 0.327mAA 4802500 9750 . rR E I 该电源的输出功率 267mAW10267W2500103270 3232 ).(RIP10.2015 年理综福建卷年理综福建卷 19. (2)(12 分)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。 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
26、线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； 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； 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 3V、内阻为 1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)。 丙 A 0 12 3 0 510 15 0.6 V 0 12 3 0 510 15 3 左 右 S 甲 乙 0 0.4 0.6 0.2 果汁 铜片 （正极） 锌片 （负极） 题22答图 V A 答案：连线如右图 0. 44 4 ， 2. 222. 28 解析：实物图如图所示；由图知电流表量程
27、为 0.6A，所以读 数为 0.44A；电源内阻为 1欧，所以当外电路总电阻等于电源内 阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压，等于 1.5V，由图知当小电珠电压等于 1.5V时电流约为 0.38A，此时电 阻约为95. 3 I U R，并联后的总电阻为 1欧，所以需要 4个 小电珠，小电珠消耗的总功率约为W252 2 51 22 . . R U P 外 。 11.2015 年广东卷年广东卷 34.（2） （10分）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 3k） 、电流表（内阻约为 1） 、定值电阻等。 使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择
28、“1”欧姆档测量，示数如图 15（a）所示，读数为 。据此应选择图 15中的 （填“b”或“c”）电路进行实验。 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 （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。 图 16（a）是根据实验数据作出的 U-I图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y”）是非线性元 件。 该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R=21的定值电阻，测量待测电池组的电动势 E和电 阻 r，如图 16（b）所示。闭合 S1和 S2，电压表读数为 3.00V；断开 S2，读数为 1.00V，利用图
29、16 （a） 可算 得 E= V，r= （结 果均 保留 两位 有效 A 0 12 3 0 510 15 0.6 V 0 12 3 0 510 15 3 左 右 S X V A P E S (b) X V A P E S (c) (a) 图 15 r R S1 S2 V 线性元件 (b) 图 16 0.5 U/V I/A 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Y (a) 0 数字，视电压表为理想电压表） 。 答案：10，b； 增大； Y； 3.2， 0.50 解析：读数为 10，欧姆档“1”，故电阻为 101 = 10 。 RX约为
30、电流表内阻的 10 倍，是电压表 内阻的 1/300，可见待测电阻很小，故采用电流表外接法，即 b 电路。 当 P向右边滑动时，未知元件上分到的电压增大，因此电流增大，电流表读数逐渐增大。 由图 16（a）可知，元件 X 对应的 U-I关系图线为直线，元件 Y 对应的 U-I 关系图线为曲线，即 元件 Y 对应的电压与电流的比值并不固定，因此 Y是非线性元件。 由图 16(a)可知，线性元件 X 的电阻为 RX = 10 ，由闭合电路欧姆定律r R U UE X 可知， 当 S2闭合时，rE 10 3 3 , 当 S2断开时有）（21 10 1 1rE（此时把 R当作电源内阻的一部分） ， 联
31、立解得 E = 3.2V , r = 0.50 。 12.2017 年新课标年新课标 I 卷卷 23（10分） 某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡 L（额定电压 3.8 V，额定电流 0.32 A） ； 电压表V （量程 3 V，内阻 3 k） ；电流表A （量程 0.5 A,内阻 0.5 ） ；固定电阻 R0（阻值 1000 ） ；滑动变阻器 R（阻值 09.0 ） ；电源 E （电动势 5 V，内阻不计） ；开关 S；导线若 干。 （1）实验要求能够实现在 03.8 V的范 围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电 路原理图。 （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如 图（a）所
32、示。 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_（填“增大”“不变”或“减小”） ，灯丝的电 阻率_（填“增大”“不变”或“减小”） 。 （3）用另一电源 E0（电动势 4 V，内阻 1.00 ）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑 动变阻器 R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功 率为_W，最大功率为_W。 （结果均保留 2 位小数） 【答案】 （1）如答图 1示 （2）增大；增大； （3）0.39w 1.17w 【解析】 （1）要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的 电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，
33、图（a） I/mA 0 1 2 3 4 50 100 200 300 150 250 350 U/V L R S E0 图（b） A V 答图 1 I/mA 0 1 2 3 4 50 100 200 300 150 250 350 U/V 答图 2 电流表用外接法，如答图 1； （2）由 I-U 图像知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律 S l R知，电阻率增大； （3）当滑动变阻器的阻值为 9时，电路电流最小，灯泡的实际功率最小，此时 ) rRIUE（，得410 IU，在图中作出该直线如答图 2示，所以交点坐标约为 U=1.75V， I=225mA，W39. 0 1 UIP； 整理得 rR E U rR I 1 ， 当直线的斜率最大时，与灯泡的 I-U 曲线的交点坐标最 大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值 R=0 时，灯 泡消耗的功率最大，此时交点坐标为 U=3.67V，I=0.32A，如答 图 3所示，最大的功率为 P2=UI=1.17W。 I/mA 0 1 2 3 4 50 100 200 300 150 250 350 U/V 答图 3
