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5　实验：描绘I－U特性曲线
1～4题每题4分，5题8分，6题12分，7题10分，共46分
考点一　导体的I－U特性曲线
1．(多选)如图所示，图线a对应导体的电阻为R1，图线b对应导体的电阻为R2，则下列说法中正确的是(　　)
A．R1∶R2＝1∶3
B．R1∶R2＝3∶1
C．若通过R1与R2的电流相等，则它们两端的电压之比U1∶U2＝1∶3
D．若R1与R2两端的电压相等，则通过它们的电流之比I1∶I2＝1∶3
2．(多选)如图是A、B两个导体的I－U特性曲线，其中图线A的斜率为k，并且图线A与横轴成α角。下列关于这两个导体的I－U特性曲线的说法正确的是(　　)
A．两条图线的交点表示此状态下两导体的电阻相等
B．导体A的电阻值不随电压变化而变化
C．导体B是非线性元件，曲线上某点切线的斜率为相应状态的电阻的倒数
D．B的电阻随电压的增大而减小
3．(2024·佳木斯市第一中学高二月考)某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图甲、乙所示，则(　　)
A．图甲中，电学元件都是金属导体电阻，则A的电阻率大
B．图甲中，两电学元件阻值的关系为RB>RA
C．图乙中，电学元件为非线性元件
D．图乙可能是金属导体的伏安特性曲线
4.(2023·内江市高二期末)如图所示，为A、B两电阻的I－U特性曲线，关于两电阻的相关描述正确的是(　　)
A．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值
B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值
C．电阻A的阻值随电压的增大而减小
D．电阻B的阻值随电压的增大而增大
考点二　实验：描绘I－U特性曲线
5．(8分)在“描述小灯泡的I－U特性曲线”的实验中。
(1)(2分)实验要求小灯泡两端电压从零开始调节，请将图甲实物连线补齐；
(2)(2分)如图甲，在闭合开关之前应将滑动变阻器的滑片移到最________端(选填“左”或“右”)；
(3)(4分)由实验得到小灯泡的I－U特性曲线如图乙，直线是图线(曲线)在A点切线，则在A点对应的灯泡电阻等于________Ω；随着电压的增大，灯泡的电阻________(选填“增大”或“减小”)。
6．(10分)如图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图。
(1)(6分)为了通过测量得到如图甲所示的I－U关系的完整曲线，在图乙和丙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：____________(电源电压为9 V，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)。
(2)(4分)在图丁的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω，由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端电压为________ V，电阻R2的阻值为________ Ω。
7．(12分)(2023·内江市资中县球溪高级中学月考)某实验小组要描绘小灯泡(2.5 V　0.2 A)的I－U特性曲线，实验室提供以下器材可供选择：
A．直流电源3 V
B．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)
C．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为25 kΩ)
D．电压表A1(量程为0～300 mA，内阻约为5 Ω)
E．电压表A2(量程为0～600 mA，内阻约为10 Ω)
F．滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A)
G．滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量。
(1)(6分)实验中电压表应选用__________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。(均填器材前的字母标号)
(2)(2分)请在方框中画出实验使用的电路图，仪器用题目中的符号表示。
(3)(4分)根据实验数据，作出的小灯泡I－U图线如图所示，由此可知，当电压为1.5 V时，小灯泡的电阻为________ Ω(结果保留2位有效数字)，由图可知，随着电压的增大，小灯泡的电阻________(选填“增大”或“减小”)。
8题4分，9题10分，共14分
8.(2023·凉山州宁南中学高二期末)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法不正确的是(　　)
A．P点对应的小灯泡的电阻为R＝
B．P点对应的小灯泡的电阻为R＝
C．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
D．常温下的小灯泡的电阻小于
9．(10分)(2021·全国甲卷改编)某同学用图甲所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A)
电压表(量程300 mV，内阻300 Ω)
电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω)
定值电阻R0
滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω)
电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)
电源E(电压6 V，内阻不计)
开关S、导线若干。
完成下列填空：
(1)(2分)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U－I曲线，R0应选取阻值为________ Ω的定值电阻；
(2)(2分)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的________(填“a”或“b”)端；
(3)(2分)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图乙所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为________ Ω(保留1位有效数字)；
(4)(2分)为使得电压表满量程时对应小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为________ Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
(5)(2分)由图乙和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻________(填“增大”“减小”或“不变”)。
5　实验：描绘I－U特性曲线
1．AC　[因为该图线是I－U图线，则图线的斜率的倒数表示电阻，所以电阻之比为R1∶R2＝1∶3，故A正确，B错误；若通过R1与R2的电流相等，电压之比等于电阻之比，则它们两端的电压之比U1∶U2＝1∶3，故C正确；若R1与R2两端的电压相等，电流之比等于电阻的反比，则通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶1，故D错误。]
2．ABD　[两条图线的交点表示两导体的U和I相等，此时电阻R＝，则电阻也相等，故A正确；I－U图像中图线上的点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数，根据题图图像可知，导体A的电阻值不随电压变化而变化，导体B的电阻随电压的增大而减小，故C错误，B、D正确。]
3．C　[I－U图像斜率为k＝，由图可知kARB，故B错误；由于金属导体电阻的长度、横截面积不知，故无法判断金属导体电阻的电阻率大小，故A错误；图乙中，电学元件的电压与电流不成正比，电学元件为非线性元件，故C正确；金属导体是线性元件，图乙不可能是金属导体的伏安特性曲线，故D错误。]
4．B　[在两图线交点处，两电阻的电压、电流均相同，根据欧姆定律可知，电阻相同，故A错误，B正确；I－U图像中图线上点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图知，电阻A的阻值随电压的增大而增大，故C错误；电阻B的阻值不变，故D错误。]
5．(1)见解析图　(2)左　(3)10　增大
解析　(1)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化。故滑动变阻器应该采用分压接法，故实物图如图所示。
(2)实验前应将滑动变阻器的滑片移到最左端；
(3)I－U图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由题图乙可知，在A点时小灯泡的电阻
R＝＝ Ω＝10 Ω
由题图乙可知，斜率减小，灯泡电阻增大。
6．(1)乙　电压要从零开始连续变化且电压取值范围广
(2)4.4　135.3
解析　(1)要描绘I－U特性曲线，电压要从零开始连续变化且电压取值范围广，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择的是题图乙。
(2)热敏电阻和R2串联后与R1并联，电流表测量干路电流，已知电源电压和R1的电阻可求出流经它的电流I1＝＝ A＝36 mA，又因为电流表示数为70 mA，所以通过热敏电阻的电流为I2＝70 mA－36 mA＝34 mA，从题图甲中可以看出当通过热敏电阻的电流为34 mA时，热敏电阻两端的电压为4.4 V，故R2的阻值为R2＝＝ Ω≈135.3 Ω。
7．(1)B　D　G　(2)见解析图　(3)8.6　增大
解析　(1)小灯泡的额定电压为2.5 V，电压表选量程为0～3 V的，故电压表选B。
小灯泡的额定电流为0.2 A
为了保证电流表读数的准确性，电流表选D。
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量，滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器最大阻值较小时，采用分压接法能使小灯泡两端电压变化更加均匀，作出的图像更加准确，所以滑动变阻器选G。
(2)滑动变阻器采用分压接法，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，实验电路如图所示。
(3)根据题I－U图线可知，当电压为1.5 V时，电流为0.175 A，根据欧姆定律可知小灯泡的电阻为R＝≈8.6 Ω
根据欧姆定律可知，在I－U图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故随着电压的增大，小灯泡电阻增大。
8．A　[此电阻是非线性元件，其电阻不等于图像切线斜率的倒数，据电阻的定义式可知，对应P点，小灯泡的电阻为R＝，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；图线上的点与原点连线的斜率倒数等于电阻大小，由数学知识可知，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故C正确，不符合题意；由于R＝即为P点的电阻，由于随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，常温下的小灯泡的电阻小于，故D正确，不符合题意。]
9．(1)10　(2)a　(3)0.7　(4)2 700　(5)增大
解析　(1)小灯泡额定电压2.5 V，电源电压6 V，则滑动滑动变阻器的滑片时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压U＝6 V－2.5 V＝3.5 V
则有R0＝≈11.7 Ω
则为了描绘小灯泡在0～300 mA的U－I曲线，R0应选取阻值为10 Ω的定值电阻；
(2)为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端；
(3)由题图可知当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡两端电压为7 mV，此时R2＝0，RV R，则电压表分流可忽略不计，小灯泡的电阻为
R＝ Ω＝0.7 Ω
(4)由题知电压表满量程时小灯泡两端的电压为3 V，有＝
解得R2＝2 700 Ω
(5)由题图和表格可知随流过小灯泡的电流增加，电压与电流的比值逐渐增大，则灯丝的电阻增大。5　实验：描绘I－U特性曲线
[学习目标]　1.知道I－U特性曲线及其特点，知道线性元件与非线性元件的区别(难点)。
2.掌握描绘小灯泡的I－U特性曲线的原理和方法，会用图像法处理实验数据(重点)。
一、导体的I－U特性曲线
1．I－U特性曲线：以____________为纵轴，以________为横轴，这样画出的电学元件的I－U图像叫作电学元件的I－U特性曲线。
2．线性元件和非线性元件
(1)线性元件：I－U特性曲线是一条过原点的________，如金属导体、电解质溶液。
(2)非线性元件：I－U特性曲线是一条________，如气态导体和半导体元件。
3．I－U图像与U－I图像
图线 比较内容 I－U图线 U－I图线
坐标轴 横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I 横坐标表示电流I、纵坐标表示电压U
斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体________________ 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的________
线性元件图线的形状 R1________R2 R1________R2
非线性元件图线的形状(其中一种) 电阻随U的增大而________ 电阻随I的增大而________
例1　(2023·绵阳市科学城第一中学高二期中)如图所示是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法不正确的是(　　)
A．通过该导体的电流与其两端的电压成正比
B．此导体的电阻R不变
C．I－U图线的斜率表示电阻的倒数，所以R＝ Ω＝1 Ω
D．在该导体两端加6 V电压时，每秒通过导体截面的电荷量是3 C
例2　(2023·宜宾市叙州区第一中学高二开学考试)导体的I－U特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的I－U特性曲线如图中的AB(曲线)所示，AC为图线在A点的切线，C点的坐标为(1,0)。下列说法正确的是(　　)
A．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻不变
B．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻减小
C．当灯泡两端的电压为2 V时，小灯泡的电阻为1 Ω
D．在灯泡两端的电压由2 V变化到4 V的过程中，灯泡的电阻改变了1 Ω
二、实验：描绘I－U特性曲线
1．实验设计
(1)测量电路：用电流表测量通过小灯泡的电流，用电压表测量小灯泡两端的电压。由于小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，实验时采用电流表________接法。
(2)控制电路：利用两节干电池作为电源，使用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流和它两端的电压。实验时，我们希望小灯泡两端的电压在零至额定电压之间变化，因此控制电路中滑动变阻器采用________接法。
(3)实验电路图
2．实验操作
(1)按电路图连接电路。
(2)将滑动变阻器的滑片P置于________，使小灯泡L两端的电压为________，检查电路无误后，________开关S。
(3)将滑片P逐渐向B端移动，让电压表每次读数的变化量相等，直到达到小灯泡的额定电压。读出若干组电压表的示数U及相应的电流表的示数I，记录在下面的表格中。
U/V
I/A
(4)断开开关S，拆除电路，整理器材。
(5)如图所示，在坐标纸上建立平面直角坐标系。以纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，根据实验得到的数据在坐标系上描点，并用________曲线连接起来，便得到小灯泡的I－U特性曲线。
3．注意事项
(1)电路的连接方式
①电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与量程为0.6 V的电流表串联时，电流表的分压影响很大。
②滑动变阻器应采用________接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。
(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。
(3)I－U图线在U0左右将发生明显弯曲，故在U＝U0左右绘点要密，以防出现较大误差。
4．误差分析
(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值________于真实值。
(2)测量时读数带来误差。
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差。
例3　为了描绘标有“3 V　0.15 A”的小灯泡的I－U特性曲线，要求小灯泡的电压能从零开始变化。所给器材如下：
①电流表(0～200 mA，内阻约1 Ω)；②电压表(0～3 V，内阻约5 kΩ)；③滑动变阻器(0～10 Ω，0.5 A)；④电源(3 V)；⑤开关一个，导线若干
为了准确描绘小灯泡的I－U特性曲线，实验电路图应选择选项图中的(　　)
例4　(2023·成都市高二期中)有一个小灯泡上标有“3 V　0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻约20 kΩ)
C．电流表(0～0.3 V，内阻约1 Ω)
D．电流表(0～0.6 V，内阻约0.4 Ω)
E．滑动变阻器(5 Ω，1 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
G．学生电源(直流输出4 V)及开关、导线等
(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，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)。
(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
5　实验：描绘I－U特性曲线
一、
1．电流I　电压U
2．(1)直线　(2)曲线
3．电阻的倒数　电阻　>　<　增大　减小
二、
1．(1)外　(2)分压
2．(2)A端　零　闭合　(5)平滑
3．(1)②分压
4．(1)大
一、
例1　C　[由题图可知，通过该导体的电流与其两端的电压成正比，故A说法正确，不符合题意；由I＝，可知，图像的斜率表示电阻的倒数，则由图像可知电阻R＝ Ω＝2 Ω，故B说法正确，不符合题意，C说法错误，符合题意；在R两端加6 V的电压时，电路中电流I＝＝3 A，则每秒通过导体截面的电荷量为q＝It＝3×1 C＝3 C，故D说法正确，不符合题意。]
例2　C　[I－U图像中，图线上的某一点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，根据图像可知，随灯泡两端的电压升高，图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐变小，表明小灯泡的电阻逐渐变大，A、B错误；当灯泡两端的电压为2 V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为R1＝ Ω＝1 Ω，C正确；当灯泡两端的电压为4 V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为R2＝ Ω，可知，在灯泡两端的电压由2 V变化到4 V的过程中，灯泡的电阻改变了 Ω－1 Ω＝ Ω，D错误。]
二、
例3　A　[为使小灯泡电压能从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，小灯泡正常工作时的电阻R＝＝20 Ω，＞，所以采用电流表外接法，故选A。]
例4　(1)A　D　E　(2)见解析图　见解析图
解析　(1)小灯泡额定电压为3 V，故电压表应选择0～5 V的量程，故电压表选A。
小灯泡的额定电流为0.5 A，故电流表应选择D。
由于本实验要求电压表从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法，为了方便调节，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，故选择E。
(2)小灯泡正常工作时的电阻为RL＝＝ Ω＝6 Ω，可知RL<，故电流表应采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，电路图如图所示。
根据电路图可得出对应的实物图如图所示。(共59张PPT)
DIERZHANG
第二章
5　实验：描绘I－U特性曲线
1.知道I－U特性曲线及其特点，知道线性元件与非线性元件的区别(难点)。
2.掌握描绘小灯泡的I－U特性曲线的原理和方法，会用图像法处理实验数据(重点)。
学习目标
一、导体的I－U特性曲线
二、实验：描绘I－U特性曲线
课时对点练
内容索引
导体的I－U特性曲线
一
1.I－U特性曲线：以 为纵轴，以 为横轴，这样画出的电学元件的I－U图像叫作电学元件的I－U特性曲线。
2.线性元件和非线性元件
(1)线性元件：I－U特性曲线是一条过原点的 ，如金属导体、电解质溶液。
(2)非线性元件：I－U特性曲线是一条 ，如气态导体和半导体元件。
电流I
电压U
直线
曲线
3.I－U图像与U－I图像
图线 比较内容 I－U图线 U－I图线
坐标轴 横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I 横坐标表示电流I、纵坐标表示电压U
斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体_______ ______ 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的_____
电阻的
倒数
电阻
线性元件图线的形状 R1 R2
R1 R2
非线性元件图线的形状(其中一种) 电阻随U的增大而_____
电阻随I的增大而_____
>
<
增大
减小
　 (2023·绵阳市科学城第一中学高二期中)如图所示是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法不正确的是
A.通过该导体的电流与其两端的电压成正比
B.此导体的电阻R不变
C.I－U图线的斜率表示电阻的倒数，所以R＝
　　　　Ω＝1 Ω
D.在该导体两端加6 V电压时，每秒通过导体截面的电荷量是3 C
例1
√
由题图可知，通过该导体的电流与其两端的电压成正比，故A说法正确，不符合题意；
　 (2023·宜宾市叙州区第一中学高二开学考试)导体的I－U特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的I－U特性曲线如图中的AB(曲线)所示，AC为图线在A点的切线，C点的坐标为(1,0)。下列说法正确的是
A.当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻不变
B.当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻减小
C.当灯泡两端的电压为2 V时，小灯泡的电阻为1 Ω
D.在灯泡两端的电压由2 V变化到4 V的过程中，灯泡的电阻改变了1 Ω
例2
√
I－U图像中，图线上的某一点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，根据图像可知，随灯泡两端的电压升高，图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐变小，表明小灯泡的电阻逐渐变大，A、B错误；
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实验：描绘I－U特性曲线
二
1.实验设计
(1)测量电路：用电流表测量通过小灯泡的电流，用电压表测量小灯泡两端的电压。由于小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，实验时采用电流表____接法。
外
(2)控制电路：利用两节干电池作为电源，使用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流和它两端的电压。实验时，我们希望小灯泡两端的电压在零至额定电压之间变化，因此控制电路中滑动变阻器采用　　　接法。
(3)实验电路图
分压
2.实验操作
(1)按电路图连接电路。
(2)将滑动变阻器的滑片P置于　　　，使小灯泡L两端的电压为　　，检查电路无误后，　　　开关S。
(3)将滑片P逐渐向B端移动，让电压表每次读数的变化量相等，直到达到小灯泡的额定电压。读出若干组电压表的示数U及相应的电流表的示数I，记录在下面的表格中。
A端
零
闭合
U/V
I/A
(4)断开开关S，拆除电路，整理器材。
(5)如图所示，在坐标纸上建立平面直角坐标系。以纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，根据实验得到的数据在坐标系上描点，并用　　　曲线连接起来，便得到小灯泡的I－U特性曲线。
平滑
3.注意事项
(1)电路的连接方式
①电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与量程为0.6 V的电流表串联时，电流表的分压影响很大。
②滑动变阻器应采用　　　接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。
分压
(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。
(3)I－U图线在U0左右将发生明显弯曲，故在U＝U0左右绘点要密，以防出现较大误差。
4.误差分析
(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值　　于真实值。
(2)测量时读数带来误差。
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差。
大
　为了描绘标有“3 V　0.15 A”的小灯泡的I－U特性曲线，要求小灯泡的电压能从零开始变化。所给器材如下：
①电流表(0～200 mA，内阻约1 Ω)；②电压表(0～3 V，内阻约5 kΩ)；
③滑动变阻器(0～10 Ω，0.5 A)；④电源(3 V)；⑤开关一个，导线若干
为了准确描绘小灯泡的I－U特性曲线，实验电路图应选择选项图中的
例3
√
　(2023·成都市高二期中)有一个小灯泡上标有“3 V　0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A.电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B.电压表(0～10 V，内阻约20 kΩ)
C.电流表(0～0.3 V，内阻约1 Ω)
D.电流表(0～0.6 V，内阻约0.4 Ω)
E.滑动变阻器(5 Ω，1 A)
F.滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
G.学生电源(直流输出4 V)及开关、导线等
例4
(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，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用____(均用序号字母表示)。
A
D
E
小灯泡额定电压为3 V，故电压表应选择0～5 V的量程，故电压表选A。
小灯泡的额定电流为0.5 A，故电流表应选择D。
由于本实验要求电压表从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法，为了方便调节，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，故选择E。
(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
答案　见解析图
根据电路图可得出对应的实物图如图所示。
返回
课时对点练
三
考点一　导体的I－U特性曲线
1.(多选)如图所示，图线a对应导体的电阻为R1，图线b对应导体的电阻为R2，则下列说法中正确的是
A.R1∶R2＝1∶3
B.R1∶R2＝3∶1
C.若通过R1与R2的电流相等，则它们两端的
　电压之比U1∶U2＝1∶3
D.若R1与R2两端的电压相等，则通过它们的电流之比I1∶I2＝1∶3
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3
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5
6
√
√
基础对点练
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8
9
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3
4
5
6
因为该图线是I－U图线，则图线的斜率的倒数表示电阻，所以电阻之比为R1∶R2＝1∶3，故A正确，B错误；
若通过R1与R2的电流相等，电压之比等于电阻
之比，则它们两端的电压之比U1∶U2＝1∶3，故C正确；
若R1与R2两端的电压相等，电流之比等于电阻的反比，则通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶1，故D错误。
7
8
9
2.(多选)如图是A、B两个导体的I－U特性曲线，其中图线A的斜率为k，并且图线A与横轴成α角。下列关于这两个导体的I－U特性曲线的说法正确的是
A.两条图线的交点表示此状态下两导体的电阻相等
B.导体A的电阻值不随电压变化而变化
C.导体B是非线性元件，曲线上某点切线的斜率为
　相应状态的电阻的倒数
D.B的电阻随电压的增大而减小
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√
√
√
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4
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6
两条图线的交点表示两导体的U和I相等，此时电阻R＝ ，则电阻也相等，故A正确；
I－U图像中图线上的点与原点的连线的斜率表
示电阻的倒数，根据题图图像可知，导体A的电阻值不随电压变化而变化，导体B的电阻随电压的增大而减小，故C错误，B、D正确。
7
8
9
3.(2024·佳木斯市第一中学高二月考)某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图甲、乙所示，则
A.图甲中，电学元件都是金属导体电
　阻，则A的电阻率大
B.图甲中，两电学元件阻值的关系为
　RB>RA
C.图乙中，电学元件为非线性元件
D.图乙可能是金属导体的伏安特性曲线
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√
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6
由于金属导体电阻的长度、横截面积不知，故无法判断金属导体电阻的电阻率大小，故A错误；
图乙中，电学元件的电压与电流
不成正比，电学元件为非线性元件，故C正确；
金属导体是线性元件，图乙不可能是金属导体的伏安特性曲线，故D错误。
7
8
9
4.(2023·内江市高二期末)如图所示，为A、B两电阻的I－U特性曲线，关于两电阻的相关描述正确的是
A.在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值
B.在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值
C.电阻A的阻值随电压的增大而减小
D.电阻B的阻值随电压的增大而增大
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√
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9
1
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3
4
5
6
在两图线交点处，两电阻的电压、电流均相同，根据欧姆定律可知，电阻相同，故A错误，B正确；
I－U图像中图线上点与原点连线的斜率表示电阻
的倒数，由题图知，电阻A的阻值随电压的增大
而增大，故C错误；
电阻B的阻值不变，故D错误。
7
8
9
考点二　实验：描绘I－U特性曲线
5.在“描述小灯泡的I－U特性曲线”的实验中。
(1)实验要求小灯泡两端电压从零开始调节，请将图甲实物连线补齐；
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答案　见解析图
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6
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化。故滑动变阻器应该采用分压接法，故实物图如图所示。
7
8
9
(2)如图甲，在闭合开关之前应将滑动变阻器的滑片移到最_____端(选填“左”或“右”)；
1
2
3
4
5
6
左
实验前应将滑动变阻器的滑片移到最左端；
7
8
9
(3)由实验得到小灯泡的I－U特性曲线如图乙，直线是图线(曲线)在A点切线，则在A点对应的灯泡电阻等于______Ω；随着电压的增大，灯泡的电阻______(选填“增大”或“减小”)。
10
增大
I－U图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由题图乙可知，在A点时小灯泡的电阻
由题图乙可知，斜率减小，灯泡电阻增大。
1
2
3
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5
6
7
8
9
6.如图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图。
1
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3
4
5
6
7
8
9
(1)为了通过测量得到如图甲所示的I－U关系的完整曲线，在图乙和丙两个电路中应选择的是图____；简要说明理由：______________________
___________________(电源电压为9 V，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)。
1
2
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5
6
乙
电压要从零开始连续变
化且电压取值范围广
7
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6
要描绘I－U特性曲线，电压要从零开始连续变化且电压取值范围广，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择的是题图乙。
7
8
9
(2)在图丁的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω，由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端电压为____ V，电阻R2的阻值为_______ Ω。
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4.4
135.3
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1
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3
4
5
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7
8
9
7.(2023·内江市资中县球溪高级中学月考)某实验小组要描绘小灯泡(2.5 V　0.2 A)的I－U特性曲线，实验室提供以下器材可供选择：
A.直流电源3 V
B.电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)
C.电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为25 kΩ)
D.电压表A1(量程为0～300 mA，内阻约为5 Ω)
E.电压表A2(量程为0～600 mA，内阻约为10 Ω)
F.滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A)
G.滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
1
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实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量。
(1)实验中电压表应选用_____，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____。(均填器材前的字母标号)
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B
D
G
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小灯泡的额定电压为2.5 V，电压表选量程为0～3 V的，故电压表选B。
小灯泡的额定电流为0.2 A
为了保证电流表读数的准确性，电流表选D。
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量，滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器最大阻值较小时，采用分压接法能使小灯泡两端电压变化更加均匀，作出的图像更加准确，所以滑动变阻器选G。
7
8
9
(2)请在方框中画出实验使用的电路图，仪器用题目中的符号表示。
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3
4
5
6
答案　见解析图
滑动变阻器采用分压接法，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，实验电路如图所示。
7
8
9
(3)根据实验数据，作出的小灯泡I－U图线如图所示，由此可知，当电压为1.5 V时，小灯泡的电阻为_____ Ω(结果保留2位有效数字)，由图可知，随着电压的增大，小灯泡的电阻_______(选填“增大”或“减小”)。
1
2
3
4
5
6
8.6
增大
7
8
9
1
2
3
4
5
6
根据欧姆定律可知，在I－U图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故随着电压的增大，小灯泡电阻增大。
7
8
9
8.(2023·凉山州宁南中学高二期末)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法不正确的是
1
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3
4
5
6
能力综合练
√
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1
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3
4
5
6
此电阻是非线性元件，其电阻不等于图像切线斜率的倒数，据电阻的定义式可知，对应P点，小灯泡的电阻为R＝　，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
图线上的点与原点连线的斜率倒数等于电阻大小，由数学知识可知，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故C正确，不符合题意；
7
8
9
9.(2021·全国甲卷改编)某同学用图甲所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A)
电压表(量程300 mV，内阻300 Ω)
电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω)
定值电阻R0
滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω)
电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)
电源E(电压6 V，内阻不计)
开关S、导线若干。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
完成下列填空：
(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U－I曲线，R0应选取阻值为_____ Ω的定值电阻；
1
2
3
4
5
6
10
7
8
9
1
2
3
4
5
6
小灯泡额定电压2.5 V，电源电压6 V，则滑动滑动变阻器的滑片时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压U＝6 V－2.5 V＝3.5 V
则为了描绘小灯泡在0～300 mA的U－I曲线，R0应选取阻值为10 Ω的定值电阻；
7
8
9
(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的_____(填“a”或“b”)端；
1
2
3
4
5
6
a
为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端；
7
8
9
(3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图乙所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为______ Ω(保留1位有效数字)；
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0.7
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8
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1
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3
4
5
6
由题图可知当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡两端电压为7 mV，此时R2＝0，RV R，则电压表分流可忽略不计，小灯泡的电阻为
7
8
9
(4)为使得电压表满量程时对应小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______ Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
1
2
3
4
5
6
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
2 700
解得R2＝2 700 Ω
7
8
9
(5)由图乙和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻______(填“增大”“减小”或“不变”)。
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U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
增大
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6
由题图和表格可知随流过小灯泡的电流增加，电压与电流的比值逐渐增大，则灯丝的电阻增大。
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
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