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第43讲　电学实验(一)
实验7：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.
二、实验电路图及器材
如图所示.
小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.
三、实验步骤
1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路.
2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化.
3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值.
4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.拆除电路，整理器材.
四、实验器材选取
1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便.
2.具体要求
(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.
(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.
(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上.
(5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.
五、电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV
电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝适用 条件 RA Rx RV Rx
六、电流表内接法与外接法的选择
1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.
2.临界值计算法
Rx<时，用电流表外接法；
Rx>时，用电流表内接法.
七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法 分压式接法
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑动变阻器两种接法的适用条件
1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
九、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事项
1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零.
2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法.
3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压.
4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线.
（2024 黑龙江模拟）某同学想通过测绘某半导体材料的U﹣I图像来研究该材料的电阻随电压变化的规律，所用的器材有；
待测半导体一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧；
电压表一个，量程为0～3V，内阻约为3kΩ；
电流表一个，量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω；
滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。
完成下列问题：
①在图甲中补全实验电路图。
②甲中开关在闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于 端。（选填“A”或“B”）
③该同学通过实验作出该半导体的U﹣I图像如图乙所示，则该材料的电阻随电压的增加而 （选填“增加”“减小”“不变”）。
（2024 无锡一模）某同学为探究滑动变阻器的分压特性，设计如图1所示电路，选取两个最大阻值不同的滑动变阻器，研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻R0两端的电压变化。
（1）按照如图1连接图2所示的实物图，实物图中闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于 ；（选填“最左端”“最右端”）
（2）测量R0两端电压U与对应（x为如图1中AP的长度，L为AB的长度），实验中得到两个滑动变阻器的数据如表；以为横轴、U为纵轴，在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与（已完成描点，请在答题卡上作出图线）；
（3）用如图1所示电路测量“正常发光时阻值与R0近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时，应选用图线 （选填“”“”）对应的滑动变阻器，说明选择该变阻器的理由： 。
（2024 宁乡市模拟）学校人群密集，是流感高发区，体温计是班级必备物品，其中电子体温计常用的测温元器件是热敏电阻。现有一热敏电阻，室温下它的阻值约为10Ω，某实验小组想要研究该热敏电阻的电阻与温度的关系，实验室可供选择的实验器材还有：
A.电压表V（量程0～3V，内阻约为10kΩ）
B.电流表A（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）
C.滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，允许的最大电流为2A）
D.滑动变阻器R2（阻值范围0～200Ω，允许的最大电流为1A）
E.干电池2节
F.开关、导线若干
（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的I﹣U图像如图1所示，滑动变阻器应该选用 （填器材前面的字母序号），他们选用的应该是图 电路（填“甲”或“乙”）；
（2）被测元件的阻值R可根据电压表的读数U和电流表的读数I求出，通过调节滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组U、I数据，并对应求出多个R值，根据测得的数值作出如图2所示的R﹣U图像。当电压表读数为1V时，被测元件的发热功率为 W（保留3位有效数字）。
（3）现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图1所示）和定值电阻、恒压电源组成如图3所示的电路，电源电动势为6V，内阻不计，定值电阻R0＝200Ω，则一个热敏电阻消耗的电功率为 W（结果保留3位有效数字）。
实验8：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
一、实验原理
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.
把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R.
二、实验电路图及实物图
如图所示，
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺.
三、实验步骤
1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
2.接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.
6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率.
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；
(2)用U－I图线的斜率求出.
2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝.
五、注意事项
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.
2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值.
（2024 天津模拟）（1）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
①图乙中的F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是 。
②本实验采用的科学方法是 。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
（2）某同学测量一段阻值很小的金属丝电阻率。实验步骤如下：
①用螺旋测微器测量金属丝的直径d，结果如图丙所示，则读数d＝ mm；
②用图丁所示的电路来测量此段金属丝的电阻率，P是鳄鱼夹，用来调节金属丝接入电路的长度L，R0是定值电阻，其作用是 ；
③先将鳄鱼夹P置于金属丝的最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关，改变P的位置，某次实验测得金属丝接入电路的长度L、电压表示数U和电流表示数I，则金属丝的电阻率ρ＝ （用题中物理量符号表示）。
（2024 佛山二模）碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤板的导电性能，找了一块长20cm、宽2cm、厚约为2mm的碳纤板来测量其电阻率。实验步骤如下：
（1）先用游标卡尺测出板的厚度如图1所示，其读数为d＝ mm。
（2）再用图2所示的电路测量碳纤板的电阻，电路中定值电阻R0＝20Ω，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压读数为2.0V，单刀双掷开关打到b时，电压读数为4.5V。由此求得碳纤板的电阻R＝ Ω。碳纤板的电阻率ρ＝ Ω m。（结果均保留两位有效数字）
（2024 下城区校级模拟）利用一段阻值约为5Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率。
（1）如图1，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为 mm；
（2）现有电源（3V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～20Ω，额定电流2A），电压表（0～3V，内阻约3kΩ），开关和导线若干，电流表有两个量程：电流表：0～0.6A，内阻约0.125Ω；0～3A，内阻约0.025Ω；为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0～ A；实验电路应采用图2中的 （“甲”或“乙”）；
（3）实验测得以下数据：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻丝长度为l、直径为d，则电阻率表达式为ρ＝ ；
（4）图3为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半。金属材料的电阻率与温度有关，关系式为ρ＝（1+at）ρ0。其中，a称为温度系数，t为摄氏温度，ρ0为该金属0℃时的电阻率，康铜的温度系数a＝1.6×10﹣5℃﹣1。由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是 。（选填“电表读数误差”或“温度”）
（2024 江苏模拟）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学选择一根粗细均匀、阻值约为5Ω的电阻丝进行测量。
（1）先测量电阻丝的长度，再用螺旋测微器测量其直径，结果如图1所示为 mm。
（2）现有电源（电动势E为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材：
A．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）
B．电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）
C．滑动变阻器（0～5Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（0～200Ω，额定电流1A）
为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器应选 （填器材前的字母）。
（3）补充完成图2中实物间的连线 。
（4）上述实验，下列说法正确的是 。
A．多次测量金属丝直径并求平均值可以减小系统误差
B．用电压—电流图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
C．电压表分流会导致电阻测量值偏小
D．电流表分压会导致电阻测量值偏大
（5）电导率是电阻率的倒数，常用单位是（（Ω cm）﹣1。电导率是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为1.0×10﹣3（Ω cm）﹣1。将该饮用水灌入一个高约12cm、容积约240mL的薄壁塑料瓶（如图3所示），瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。使说明采用图2中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率。 。
（2024 鹿城区校级模拟）某实验小组要测量一根金属丝的电阻率，设计如图（a）所示的实验电路。请填写空格处相关内容。
（1）将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到 （选填“最大”或“零”），并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；
（2）适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为 ，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；
（3）重复步骤②，直到记录9组L和R值并画出及的关系图线如图（b）所示；
（4）根据R﹣L图线，求得斜率为 Ω/m；
（5）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图（c），其示数为 mm，可算得金属丝的电阻率为 Ω m。
（2024 佛山一模）某实验小组为了测量某发光二极管的I﹣U特性曲线，设计了如图1所示的电路：从实验室找到了如下器材：锂电池（4V，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值20Ω），保护电阻R，电压表（量程3.0V内阻很大），电流表A1（量程0.6A，内阻为1Ω），电流表A2（量程20mA，内阻为8Ω）。
连接好电路，闭合开关，将滑片从滑动变阻器的一端尽头逐渐滑至另一端的尽头，测得的实验数据如下表：
电压U（V） 0 0.40 0.75 1.10 1.45 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00
电流I（mA） 0 0 0.04 0.12 0.18 0.70 0.70 3.84 6.70 12.60 18.51
根据实验数据可知：
（1）滑动变阻器的滑动片置于 （填“a端”或“b端”）时，电压表读数为2.00V。
（2）实验时选用的电流表为 （填“A1”或“A2”），选用的保护电阻R＝ Ω（保留三位有效数字）。
（3）根据实验数据描绘出此发光二极管的I﹣U特性曲线如图2所示。若将该二极管与R1＝200Ω的定值电阻、内阻不计的4V锂电池串联成如图2所示的电路，则流经该二极管的电流I＝ mA。（结果保留一位小数）
（2024 雨花区校级一模）某同学用图（a）所示电路完成“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。所需器材：
小灯泡L（额定电压3V，额定功率约0.6W）；
电源E（电动势6V，内阻很小可忽略不计）；
电压表V（量程3V，阻值很大）；
电流表A（量程0.25A，内阻约0.4Ω）；
滑动变阻器R（总阻值约10Ω）；
保护电阻R0（阻值待定）；
开关S；
导线若干。
（1）请依照图（a）所示电路，在图（b）中补全实物连线。
（2）实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，使滑片停留在最 （选填“左”或“右”）端；
②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，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；
③记录如下8组U和I的数据后断开开关，根据实验数据在图（c）所示方格纸上描绘完整的表格数据并作出小灯泡的伏安特性曲线。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.175 0.200 0.215 0.220
小灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
（3）若实验室中没有量程为0.25A的电流表，可用一只量程为50mA，阻值为2Ω的毫安表并联电阻值为 Ω的定值电阻改装而成。
（4）灯泡正常发光时的电阻与灯泡不亮时的电阻的比值为 （计算结果保留2位有效数字）。
（5）为了能顺利完成实验，且较大程度起到保护作用，保护电阻R0的阻值应为 Ω（选填“20”、“10”、“5”或“2”）。
（2024 南充模拟）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“38V、0.3A”
电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ
电流表A1，量程0～100mA，内阻4Ω
电流表A2，量程0～500mA，内阻0.4Ω
滑动变阻器R1，最大阻值100Ω，额定电流0.5A
滑动变阻器R3，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
（1）在上述器材中，滑动变阻器应选 ，电流表应选 ；
（2）根据电路图补全实物图连线。第43讲　电学实验(一)
实验7：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.
二、实验电路图及器材
如图所示.
小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.
三、实验步骤
1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路.
2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化.
3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值.
4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.拆除电路，整理器材.
四、实验器材选取
1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便.
2.具体要求
(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.
(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.
(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上.
(5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.
五、电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV
电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝适用 条件 RA Rx RV Rx
六、电流表内接法与外接法的选择
1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.
2.临界值计算法
Rx<时，用电流表外接法；
Rx>时，用电流表内接法.
七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法 分压式接法
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑动变阻器两种接法的适用条件
1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
九、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事项
1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零.
2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法.
3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压.
4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线.
（2024 黑龙江模拟）某同学想通过测绘某半导体材料的U﹣I图像来研究该材料的电阻随电压变化的规律，所用的器材有；
待测半导体一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧；
电压表一个，量程为0～3V，内阻约为3kΩ；
电流表一个，量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω；
滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。
完成下列问题：
①在图甲中补全实验电路图。
②甲中开关在闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于 端。（选填“A”或“B”）
③该同学通过实验作出该半导体的U﹣I图像如图乙所示，则该材料的电阻随电压的增加而 （选填“增加”“减小”“不变”）。
【解答】解：①由题意可知，半导体元件的阻值Rx只有几欧姆，是一个小电阻，根据口诀“小外偏小”应选择电流表的外接法，电路图如下
②实验时，半导体两端的电压应该从零开始变大，故滑动变阻器的滑片应置于B端。
③由欧姆定律可知
故图像与原点连线的斜率的大小表示半导体电阻的大小，由图可知，则该材料的电阻随电压的增加而减小。
故答案为：①实验电路图如上所示；②B；③减小。
（2024 无锡一模）某同学为探究滑动变阻器的分压特性，设计如图1所示电路，选取两个最大阻值不同的滑动变阻器，研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻R0两端的电压变化。
（1）按照如图1连接图2所示的实物图，实物图中闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于 ；（选填“最左端”“最右端”）
（2）测量R0两端电压U与对应（x为如图1中AP的长度，L为AB的长度），实验中得到两个滑动变阻器的数据如表；以为横轴、U为纵轴，在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与（已完成描点，请在答题卡上作出图线）；
（3）用如图1所示电路测量“正常发光时阻值与R0近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时，应选用图线 （选填“”“”）对应的滑动变阻器，说明选择该变阻器的理由： 。
【解答】解：（1）根据电路图连接实物图，如图所示
滑动变阻器为分压式接法，为了保护电路，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于使测量电路两端电压为零处，故应置于最左端；
（2）用平滑的曲线把这些点拟合起来，隔得远的点舍掉，如图所示
；
（3）根据（2）作出的图像可知，选用对应的滑动变阻器，因为选用对应的滑动变阻器，滑片移动的时候电压变化较均匀，方便操作。
（2024 宁乡市模拟）学校人群密集，是流感高发区，体温计是班级必备物品，其中电子体温计常用的测温元器件是热敏电阻。现有一热敏电阻，室温下它的阻值约为10Ω，某实验小组想要研究该热敏电阻的电阻与温度的关系，实验室可供选择的实验器材还有：
A.电压表V（量程0～3V，内阻约为10kΩ）
B.电流表A（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）
C.滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，允许的最大电流为2A）
D.滑动变阻器R2（阻值范围0～200Ω，允许的最大电流为1A）
E.干电池2节
F.开关、导线若干
（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的I﹣U图像如图1所示，滑动变阻器应该选用 （填器材前面的字母序号），他们选用的应该是图 电路（填“甲”或“乙”）；
（2）被测元件的阻值R可根据电压表的读数U和电流表的读数I求出，通过调节滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组U、I数据，并对应求出多个R值，根据测得的数值作出如图2所示的R﹣U图像。当电压表读数为1V时，被测元件的发热功率为 W（保留3位有效数字）。
（3）现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图1所示）和定值电阻、恒压电源组成如图3所示的电路，电源电动势为6V，内阻不计，定值电阻R0＝200Ω，则一个热敏电阻消耗的电功率为 W（结果保留3位有效数字）。
【解答】解：（1）描绘热敏电阻的伏安特性曲线，要求电压从0开始调节，滑动变阻器接成分压电路，则应该选用阻值较小的C，电压表的内阻远大于待测电阻，则应该采用电流表外接电路，故选择电路乙；
（2）当电压表读数为1V时，被测元件的电阻为6Ω，则发热功率为
（3）设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有2U+IR0＝E，代入数据得 U＝3﹣100I作出图线如图所示
图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V，电流为6mA，则功率为
P＝U'I'＝2.4×6×10﹣3W＝0.0144W
故答案为：（1）C，乙；（2）0.167；（3）0.0144
实验8：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
一、实验原理
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.
把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R.
二、实验电路图及实物图
如图所示，
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺.
三、实验步骤
1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
2.接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.
6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率.
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；
(2)用U－I图线的斜率求出.
2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝.
五、注意事项
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.
2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值.
（2024 天津模拟）（1）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
①图乙中的F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是 。
②本实验采用的科学方法是 。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
（2）某同学测量一段阻值很小的金属丝电阻率。实验步骤如下：
①用螺旋测微器测量金属丝的直径d，结果如图丙所示，则读数d＝ mm；
②用图丁所示的电路来测量此段金属丝的电阻率，P是鳄鱼夹，用来调节金属丝接入电路的长度L，R0是定值电阻，其作用是 ；
③先将鳄鱼夹P置于金属丝的最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关，改变P的位置，某次实验测得金属丝接入电路的长度L、电压表示数U和电流表示数I，则金属丝的电阻率ρ＝ （用题中物理量符号表示）。
【解答】解：（1）①图乙中的F与F'两力中，F'为用一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，该力一定沿AO方向，F为通过平四边形定则做出的两分力的合力。
②该实验采用了“等效替代的方法，即两次拉橡皮筋效果与一次拉橡皮筋的效果是相同的，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（2）①螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为d＝0.5mm+17.0×0.01mm＝0.670mm；
②R0是定值电阻，其作用是保护电路；
③为保护电路，金属丝应在最大阻值处，即先将鳄鱼夹P置于金属丝的最左端；
根据欧姆定律有R
根据电阻定律有R＝ρ
其中S
联立解得ρ
故答案为：（1）①F'；②B；（2）①0.670；②保护电路；③左；
（2024 佛山二模）碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤板的导电性能，找了一块长20cm、宽2cm、厚约为2mm的碳纤板来测量其电阻率。实验步骤如下：
（1）先用游标卡尺测出板的厚度如图1所示，其读数为d＝ mm。
（2）再用图2所示的电路测量碳纤板的电阻，电路中定值电阻R0＝20Ω，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压读数为2.0V，单刀双掷开关打到b时，电压读数为4.5V。由此求得碳纤板的电阻R＝ Ω。碳纤板的电阻率ρ＝ Ω m。（结果均保留两位有效数字）
【解答】解：（1）游标卡尺的精确度为0.1mm，读数为d＝1mm+4×0.1mm＝1.4mm；
（2）单刀双掷开关打到a时，电压读数为2.0V，根据欧姆定律可知电流为I
解得I＝0.1A；
单刀双掷开关打到b时，电压读数为4.5V，可知碳纤板的电压为U2＝4.5V﹣2.0V＝2.5V
则碳纤板的电阻为R
解得R＝25Ω
根据电阻定律有R
其中L＝20cm＝0.2m，S＝2×10﹣2×2×10﹣3m2＝4×10﹣5m2
解得ρ＝5.0×10﹣3Ω m
故答案为：（1）1.4；（2）25；5.0×10﹣3
（2024 下城区校级模拟）利用一段阻值约为5Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率。
（1）如图1，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为 mm；
（2）现有电源（3V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～20Ω，额定电流2A），电压表（0～3V，内阻约3kΩ），开关和导线若干，电流表有两个量程：电流表：0～0.6A，内阻约0.125Ω；0～3A，内阻约0.025Ω；为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0～ A；实验电路应采用图2中的 （“甲”或“乙”）；
（3）实验测得以下数据：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻丝长度为l、直径为d，则电阻率表达式为ρ＝ ；
（4）图3为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半。金属材料的电阻率与温度有关，关系式为ρ＝（1+at）ρ0。其中，a称为温度系数，t为摄氏温度，ρ0为该金属0℃时的电阻率，康铜的温度系数a＝1.6×10﹣5℃﹣1。由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是 。（选填“电表读数误差”或“温度”）
【解答】解：（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。由图1所示螺旋测微器可知，电阻丝直径
d＝0mm+21.7×0.01mm＝0.217mm
（2）电路最大电流约为
所以电流表量程应选择0～0.6A。
由题意可知
为了减小实验误差，电流表应采用外接法，应选择图甲所示实验电路。
（3）根据欧姆定律得
由电阻定律得
解得：ρ
（4）康铜的温度系数a＝1.6×10﹣5℃﹣1非常小约等于0，由电阻率与温度有的关系式可知，温度对康铜的电阻率几乎没有影响，由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是电表读数误差。
故答案为：（1）0.217；（2）0.6A；甲；（3）；（4）电表读数误差
（2024 江苏模拟）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学选择一根粗细均匀、阻值约为5Ω的电阻丝进行测量。
（1）先测量电阻丝的长度，再用螺旋测微器测量其直径，结果如图1所示为 mm。
（2）现有电源（电动势E为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材：
A．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）
B．电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）
C．滑动变阻器（0～5Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（0～200Ω，额定电流1A）
为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器应选 （填器材前的字母）。
（3）补充完成图2中实物间的连线 。
（4）上述实验，下列说法正确的是 。
A．多次测量金属丝直径并求平均值可以减小系统误差
B．用电压—电流图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
C．电压表分流会导致电阻测量值偏小
D．电流表分压会导致电阻测量值偏大
（5）电导率是电阻率的倒数，常用单位是（（Ω cm）﹣1。电导率是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为1.0×10﹣3（Ω cm）﹣1。将该饮用水灌入一个高约12cm、容积约240mL的薄壁塑料瓶（如图3所示），瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。使说明采用图2中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率。 。
【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，电阻丝的直径D＝0.5mm+17.0×0.01mm＝0.670mm
（2）为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法；为了保证电路安全和方便调节，滑动变阻器选C；
（3）由于
满足
因此，电流表采用外接法；滑动变阻器采用分压式接法，实验电路连接图如图所示：
（4）A．多次测量金属丝直径并求平均值，可以减小偶然误差，故A错误；
B．用电压—电流图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差，故B正确；
CD．实验的误差来源于电压表分流，根据并联电路的电流特点，通过待测电阻的电流IR＝I﹣IV
根据欧姆定律，待测电阻真实值
因此，待测电阻的测量值偏小，故C正确，D错误。
故选：BC。
（5）薄壁塑料瓶的直径
根据电阻定律，某种饮用水电阻
代入数据解得
根据欧姆定律，电路中的最大电流
实验器材中的电流表的量程太大，不能精确测量通过某种饮用水的电流；
因此不能采用图2中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率。
故答案为：（1）0.670；（2）C；（3）见解析；（4）BC；（5）不能，原因见解析。
（2024 鹿城区校级模拟）某实验小组要测量一根金属丝的电阻率，设计如图（a）所示的实验电路。请填写空格处相关内容。
（1）将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到 （选填“最大”或“零”），并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；
（2）适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为 ，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；
（3）重复步骤②，直到记录9组L和R值并画出及的关系图线如图（b）所示；
（4）根据R﹣L图线，求得斜率为 Ω/m；
（5）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图（c），其示数为 mm，可算得金属丝的电阻率为 Ω m。
【解答】解：（1）（2）根据实验原理，刚开始应将电阻箱电阻调到零，适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数仍为I0，
（4）根据R﹣L图线，求得斜率为k31Ω/m
（5）根据图丙螺旋测微器固定尺读数为0，可动刻度读数为20.0×0.01mm＝0.200mm，读数可得：d＝0.200mm；
金属丝接入电路部分的长度x，由电阻定律得R，可知k，
将d＝0.200mm＝2×10﹣4m代入解得
ρ＝0.97×10﹣6Ω m
故答案为：（1）零；（2）I0；（4）31（5）0.200，0.97×10﹣6
（2024 佛山一模）某实验小组为了测量某发光二极管的I﹣U特性曲线，设计了如图1所示的电路：从实验室找到了如下器材：锂电池（4V，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值20Ω），保护电阻R，电压表（量程3.0V内阻很大），电流表A1（量程0.6A，内阻为1Ω），电流表A2（量程20mA，内阻为8Ω）。
连接好电路，闭合开关，将滑片从滑动变阻器的一端尽头逐渐滑至另一端的尽头，测得的实验数据如下表：
电压U（V） 0 0.40 0.75 1.10 1.45 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00
电流I（mA） 0 0 0.04 0.12 0.18 0.70 0.70 3.84 6.70 12.60 18.51
根据实验数据可知：
（1）滑动变阻器的滑动片置于 （填“a端”或“b端”）时，电压表读数为2.00V。
（2）实验时选用的电流表为 （填“A1”或“A2”），选用的保护电阻R＝ Ω（保留三位有效数字）。
（3）根据实验数据描绘出此发光二极管的I﹣U特性曲线如图2所示。若将该二极管与R1＝200Ω的定值电阻、内阻不计的4V锂电池串联成如图2所示的电路，则流经该二极管的电流I＝ mA。（结果保留一位小数）
【解答】解：（1）图1系滑动变阻器的分压式接法，当滑动片在a端时，电压表示数为0，故只能是“b端”；
（2）根据图2可得，电流的最大值不足20mA，故电流表选用的A2，二极管两端电压为2.0V时，根据图2可知，其电阻R′Ω＝108Ω，由于锂电池内阻不计，滑动片置于“b端”时总电压为4V，故R和电流表的串联总阻值也等于R′，
所以R＝R′﹣RA＝108Ω﹣8Ω＝100Ω；
（3）将R1等效为电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律路端电压
U＝E﹣IR1，
代入数据得I＝20﹣5U（mA）
把这个伏安特性曲线画入图2，如下
两图线的交点的纵坐标为流过二极管的电流，大小为10.5mA。
故答案为：（1）b端；（2）A2，100；（3）10.5。
（2024 雨花区校级一模）某同学用图（a）所示电路完成“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。所需器材：
小灯泡L（额定电压3V，额定功率约0.6W）；
电源E（电动势6V，内阻很小可忽略不计）；
电压表V（量程3V，阻值很大）；
电流表A（量程0.25A，内阻约0.4Ω）；
滑动变阻器R（总阻值约10Ω）；
保护电阻R0（阻值待定）；
开关S；
导线若干。
（1）请依照图（a）所示电路，在图（b）中补全实物连线。
（2）实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，使滑片停留在最 （选填“左”或“右”）端；
②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，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；
③记录如下8组U和I的数据后断开开关，根据实验数据在图（c）所示方格纸上描绘完整的表格数据并作出小灯泡的伏安特性曲线。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.175 0.200 0.215 0.220
小灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
（3）若实验室中没有量程为0.25A的电流表，可用一只量程为50mA，阻值为2Ω的毫安表并联电阻值为 Ω的定值电阻改装而成。
（4）灯泡正常发光时的电阻与灯泡不亮时的电阻的比值为 （计算结果保留2位有效数字）。
（5）为了能顺利完成实验，且较大程度起到保护作用，保护电阻R0的阻值应为 Ω（选填“20”、“10”、“5”或“2”）。
【解答】解：（1）根据电路图，连接实物图为
（2）滑动变阻器采用分压式接法，为了保证电路安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应位于分压电压为零的那一端，即应使滑片停留在最左端。
（3）设毫安表的量程为I1，电阻为R1，根据欧姆定律及并联电路的电流特点，改装电流表的量程
代入数据解得R＝0.5Ω
（4）小灯泡不亮时，电阻为
小灯泡正常发光时，电阻为
因此灯泡正常发光时的电阻与灯泡不亮时的电阻的比值
（5）为较大程度地保护电路，则应串联一个保护电阻R0，使得滑动变阻器的滑片滑到最右端时，小灯泡能正常发光；
根据并联电路的特点，并联电阻
从表格中可知，小灯泡正常发光时电压为3V
根据串联电路电压的分配与电阻的关系
代入数据解得R0＝5.76Ω
考虑到电流表内阻和电源内阻的实际影响，保护电阻选择R0＝5Ω即可。
故答案为：（1）见解析；（2）左；（3）0.5；（4）1.4；（5）5。
（2024 南充模拟）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“38V、0.3A”
电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ
电流表A1，量程0～100mA，内阻4Ω
电流表A2，量程0～500mA，内阻0.4Ω
滑动变阻器R1，最大阻值100Ω，额定电流0.5A
滑动变阻器R3，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
（1）在上述器材中，滑动变阻器应选 ，电流表应选 ；
（2）根据电路图补全实物图连线。
【解答】解：（1）由电路图可知滑动变阻器采用分压式接法，为方便调节，选择电阻值比较小的滑动变阻器R3
灯泡额定电流是0.3A，所以电流表的量程选择500mA的A2，
（2）根据实验电路图连接实物图如图所示
故答案为：（1）R3，A2；（2）见解析。

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