资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台


2019-2020学年度高三物理实验专题复习
实验九　测绘小电珠的伏安特性曲线（原卷版）
1.实验原理
　　(1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象。
(2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
2.实验器材
　　学生电源(4 V~6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V　0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。
3.实验步骤
　　(1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按实验原理图连接好实验电路。

　　(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S。
(3)移动滑动变阻器的滑片,测出14组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。

U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
I/A
U/V 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0
I/A

　　(4)拆除电路,整理仪器。
4.数据处理
　　(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。
5.误差分析
　　(1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。
(2)电流表、电压表的读数带来误差。
(3)在坐标纸上描点、作图带来的误差。
6.注意事项
　　(1)电路的连接方式
①电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V　0.3 A)的电阻很小,与0~0.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。
②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。
(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。
(4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。
(5)误差较大的点舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。
【典例1】要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约为1 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约为5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ);
开关一个、导线若干。
(1)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(最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值为1750 Ω,额定电流为0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列四个电路图中的　　　　(填字母代号)。?

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是　　　　W。?

【针对训练1】在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除小灯泡L“3.8 V　0.3 A”外,可供选择的实验仪器如下:
A.电压表:量程0~3 V,内阻约为6 kΩ
B.电流表:量程0~4 mA,内阻为100 Ω
C.电流表:量程0~300 mA,内阻约为5 Ω
D.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω,额定电流为1.0 A
E.滑动变阻器R2:最大阻值为5 Ω,额定电流为0.5 A
F.定值电阻R3:阻值为2 kΩ
G.定值电阻R4:阻值为900 Ω
H.直流电源E:电动势约为6 V,内阻约为0.5 Ω
I.开关S一个,导线若干
(1)先将　　　　(选填元件前的序号字母)与　　　　(选填元件前的序号字母)电阻　　　　(选填“串联”或“并联”),将其改为量程为4 V的电压表。?
(2)在虚线框内画出实验电路图(改装后的电压表直接用电压表的符号表示)。
(3)其中,滑动变阻器应选　　　　;电流表应选　　　。(均填元件前的序号字母)?
(4)某实验小组完成实验后,利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯泡的伏安特性曲线。根据此图给出的信息,可以判断:图乙所示的该小灯泡的P-U2或P-I2图线中(P为小灯泡的功率),可能正确的是　　　　。?

【典例2】某物理学习小组要描绘一只小灯泡(2.5 V　1.2 W)的伏安特性曲线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3 V,内阻为6 kΩ)
B.电压表(0~15 V,内阻为30 kΩ)
C.电流表(0~3 A,内阻为0.1 Ω)
D.电流表(0~0.6 A,内阻为0.5 Ω)
E.滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流为5 A)
F.滑动变阻器(0~1 kΩ,允许通过的最大电流为0.1 A)
G.电源(3 V,内阻不计)
H.开关一个,导线若干
(1)电压表应选用　　　　,电流表应选用　　　　,滑动变阻器应选用　　　　。(用序号字母表示)?
(2)如图甲所示,图中有几根导线已经接好,为完成本实验,请用笔画线代替导线,将电路补画完整,要求实验误差尽可能小。
(3)下表中的数据是该小组在实验中测得的,请在图乙坐标纸上补齐未画出的数据点,用“×”表示,并绘出I-U图线。根据I-U图象可知,该小灯泡灯丝温度升高时,电阻　　　　(选填“变大”或“变小”)。?

U/V 0.00 0.40 0.80 1.00 1.20
I/A 0.00 0.17 0.27 0.30 0.35
U/V 1.50 1.80 2.00 2.20 2.50
I/A 0.39 0.43 0.45 0.47 0.48



【针对训练2】某同学使用如下器材:电源E(电动势为12 V);电压表(量程为15 V,内阻约为15 kΩ);电流表(量程为100 mA,内阻约为10 Ω);滑动变阻器(最大阻值为50 Ω);单刀单掷开关;导线若干。测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,已知小灯泡的额定电压为12 V。

甲
(1)在实验中要尽可能提高实验精度,所用的实验电路图应选图乙中的(　　)。


乙
(2)请根据所选的实验电路图在图丙的实物图上连线。

丙
(3)由小灯泡的伏安特性曲线可求得小灯泡的额定功率P=　　　　W。?
(4)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的电阻在较低电压(0~2 V)区域几乎不变,在较高电压(7 V~10 V)区域内小灯泡的电阻会随电压的增大而　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。小灯泡在低电压(0~2 V)区域和高电压(7 V~10 V)区域伏安特性曲线表现出不同规律的原因是　　　　　　　　　　　　　。?
(4)增大　低压区域灯丝发热与散热几乎相等,电阻率ρ不变,高压区域发热量大于散热量,电阻率ρ变大
【典例3】实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围为0~20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~1000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V　2 W)、开关、导线若干。
(1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线,请在图甲中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号。

　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙　　　　　　
(2)实验中描绘出的小灯泡U-I曲线如图乙所示,由图乙可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而　　　　。(选填“增大”“减小”或“不变”)?
(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内阻,实验电路如图丙所示,图中R0是阻值为9.0 Ω的保护电阻,实验中测得多组数据记录在下表中,试在同一坐标系中画出等效电源的U-I图象,由图象可求出电源自身内阻约为　　　　Ω。?

序号 1 2 3 4 5 6
U/V 4.00 3.40 2.80 2.00 1.50 0.80
I/A 0.20 0.25 0.33 0.40 0.46 0.52



丙　　　　　　　丁
(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路,如图丁所示,此时小灯泡消耗的电功率约为　　　　W。(结果保留2位有效数字)?
【针对训练3】某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”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开关、导线外,还有:
电压表(量程0~3 V,内阻等于3 kΩ)
电压表(量程0~15 V,内阻等于15 kΩ)
电流表(量程0~200 mA,内阻等于10 Ω)
电流表(量程0~3 A,内阻等于0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0~10 Ω,额定电流2 A)
滑动变阻器R2(0~1 kΩ,额定电流0.5 A)
定值电阻R3(阻值等于1 Ω)
定值电阻R4(阻值等于10 Ω)
定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)
电源E(E=6 V,内阻不计)
(1)请在虚线框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

(2)该同学描绘出的I-U图象应是下图中的　　　　。?
























21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）



HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)










中小学教育资源及组卷应用平台


2019-2020学年度高三物理实验专题复习
实验九　测绘小电珠的伏安特性曲线（解析版）
1.实验原理
　　(1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象。
(2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
2.实验器材
　　学生电源(4 V~6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V　0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。
3.实验步骤
　　(1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按实验原理图连接好实验电路。

　　(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S。
(3)移动滑动变阻器的滑片,测出14组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。

U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
I/A
U/V 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0
I/A

　　(4)拆除电路,整理仪器。
4.数据处理
　　(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。
5.误差分析
　　(1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。
(2)电流表、电压表的读数带来误差。
(3)在坐标纸上描点、作图带来的误差。
6.注意事项
　　(1)电路的连接方式
①电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V　0.3 A)的电阻很小,与0~0.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。
②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。
(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。
(4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。
(5)误差较大的点舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。
【典例1】要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约为1 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约为5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ);
开关一个、导线若干。
(1)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(最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值为1750 Ω,额定电流为0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列四个电路图中的　　　　(填字母代号)。?

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是　　　　W。?

【解析】(1)测绘小电珠的伏安特性曲线,要求能较大范围地测量数据,所以控制电路部分应用分压式接法,滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的,故选A。
(2)电珠的电阻R==15 Ω,额定电流I==0.2 A,由R=15 Ω<= Ω,依据“大内小外”的原则,可知电流表应采用外接法,B项正确。
(3)在小电珠的I-U图象上作出电源的I-U图线,如图乙所示,交点坐标为这个电源给这个小电珠供电时的电压和电流,此时P电珠=IU=0.10×1.0 W=0.1 W。

乙
【答案】(1)A　(2)B　(3)0.1
【针对训练1】在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除小灯泡L“3.8 V　0.3 A”外,可供选择的实验仪器如下:
A.电压表:量程0~3 V,内阻约为6 kΩ
B.电流表:量程0~4 mA,内阻为100 Ω
C.电流表:量程0~300 mA,内阻约为5 Ω
D.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω,额定电流为1.0 A
E.滑动变阻器R2:最大阻值为5 Ω,额定电流为0.5 A
F.定值电阻R3:阻值为2 kΩ
G.定值电阻R4:阻值为900 Ω
H.直流电源E:电动势约为6 V,内阻约为0.5 Ω
I.开关S一个,导线若干
(1)先将　　　　(选填元件前的序号字母)与　　　　(选填元件前的序号字母)电阻　　　　(选填“串联”或“并联”),将其改为量程为4 V的电压表。?
(2)在虚线框内画出实验电路图(改装后的电压表直接用电压表的符号表示)。
(3)其中,滑动变阻器应选　　　　;电流表应选　　　。(均填元件前的序号字母)?
(4)某实验小组完成实验后,利用实验得到的数据描绘出如图甲所示的小灯泡的伏安特性曲线。根据此图给出的信息,可以判断:图乙所示的该小灯泡的P-U2或P-I2图线中(P为小灯泡的功率),可能正确的是　　　　。?

【解析】(1)直流电源电动势约为6 V,题干所述电压表最大量程为3 V,所以需要改装出一个量程较大的电压表。改装成电压表需要给串联一个电阻,其电阻R=-Rg= Ω-100 Ω=900 Ω。
(2)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求电压从零开始连续变化,所以滑动变阻器要采用分压式接法。小灯泡L“3.8 V　0.3 A”的电阻Rx== Ω≈13 Ω,远小于电压表的内阻,所以用电流表外接法,电路图如图丙所示。

丙
　　(3)若选用滑动变阻器R2,则通过滑动变阻器的
最小电流I== A≈0.7 A,大于滑动变阻器R2的额定电流,所以滑动变阻器应选R1,即D。小灯泡的额定电流为0.3 A,所以电流表应选C。
(4)由图甲可知,小灯泡电阻逐渐增大,根据P=可知,P-U2图象的斜率应逐渐减小,B项正确;根据P=I2R可知,P-I2图象的斜率应逐渐增大,D项正确。
【答案】(1)B　G　串联　(2)电路图如图丙所示　(3)D　C　(4)BD
【典例2】某物理学习小组要描绘一只小灯泡(2.5 V　1.2 W)的伏安特性曲线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3 V,内阻为6 kΩ)
B.电压表(0~15 V,内阻为30 kΩ)
C.电流表(0~3 A,内阻为0.1 Ω)
D.电流表(0~0.6 A,内阻为0.5 Ω)
E.滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流为5 A)
F.滑动变阻器(0~1 kΩ,允许通过的最大电流为0.1 A)
G.电源(3 V,内阻不计)
H.开关一个,导线若干
(1)电压表应选用　　　　,电流表应选用　　　　,滑动变阻器应选用　　　　。(用序号字母表示)?
(2)如图甲所示,图中有几根导线已经接好,为完成本实验,请用笔画线代替导线,将电路补画完整,要求实验误差尽可能小。
(3)下表中的数据是该小组在实验中测得的,请在图乙坐标纸上补齐未画出的数据点,用“×”表示,并绘出I-U图线。根据I-U图象可知,该小灯泡灯丝温度升高时,电阻　　　　(选填“变大”或“变小”)。?

U/V 0.00 0.40 0.80 1.00 1.20
I/A 0.00 0.17 0.27 0.30 0.35
U/V 1.50 1.80 2.00 2.20 2.50
I/A 0.39 0.43 0.45 0.47 0.48



【解析】(1)灯泡额定电压是2.5 V,电压表应选A;灯泡额定电流I= A=0.48 A,电流表选D;为方便实验操作,滑动变阻器应选总阻值较小的E。
(2)测绘小灯泡伏安特性曲线时,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;灯泡正常发光时的电阻较小,故电流表应采用外接法,连接实物图如图丙所示。

丙
(3)根据描点法得出对应的图象如图丁所示。

丁
由图可知,电阻随温度的升高而增大。
【答案】(1)A　D　E　(2)如图丙所示　(3)如图丁所示　变大
【针对训练2】某同学使用如下器材:电源E(电动势为12 V);电压表(量程为15 V,内阻约为15 kΩ);电流表(量程为100 mA,内阻约为10 Ω);滑动变阻器(最大阻值为50 Ω);单刀单掷开关;导线若干。测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,已知小灯泡的额定电压为12 V。

甲
(1)在实验中要尽可能提高实验精度,所用的实验电路图应选图乙中的(　　)。


乙
(2)请根据所选的实验电路图在图丙的实物图上连线。

丙
(3)由小灯泡的伏安特性曲线可求得小灯泡的额定功率P=　　　　W。?
(4)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的电阻在较低电压(0~2 V)区域几乎不变,在较高电压(7 V~10 V)区域内小灯泡的电阻会随电压的增大而　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。小灯泡在低电压(0~2 V)区域和高电压(7 V~10 V)区域伏安特性曲线表现出不同规律的原因是　　　　　　　　　　　　　。?
【解析】(1)由I-U图象知电压与电流从零开始,故滑动变阻器应用分压式接法,小灯泡电阻R<,故电流表应用外接法,电路图应选图乙中的C。
(2)连线如图丁所示。

丁
(3)由小灯泡的伏安特性曲线可读出当U=12 V时,I=95 mA,由P=UI得小灯泡的额定功率P=12×0.095 W=1.14 W。
(4)I-U图线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,在7 V~10 V区域内,连线的斜率变小,故小灯泡的电阻随电压的增大而增大,其原因是低压区域电阻丝发热与散热几乎相等,电阻率ρ不变,在高压区域灯丝的发热量大于散热量,温度升高,电阻率ρ变大,则灯丝电阻变大。
【答案】(1)C　(2)如图丁所示　(3)1.14
(4)增大　低压区域灯丝发热与散热几乎相等,电阻率ρ不变,高压区域发热量大于散热量,电阻率ρ变大
【典例3】实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围为0~20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~1000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V　2 W)、开关、导线若干。
(1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线,请在图甲中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号。

　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙　　　　　　
(2)实验中描绘出的小灯泡U-I曲线如图乙所示,由图乙可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而　　　　。(选填“增大”“减小”或“不变”)?
(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内阻,实验电路如图丙所示,图中R0是阻值为9.0 Ω的保护电阻,实验中测得多组数据记录在下表中,试在同一坐标系中画出等效电源的U-I图象,由图象可求出电源自身内阻约为　　　　Ω。?

序号 1 2 3 4 5 6
U/V 4.00 3.40 2.80 2.00 1.50 0.80
I/A 0.20 0.25 0.33 0.40 0.46 0.52



丙　　　　　　　丁
(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路,如图丁所示,此时小灯泡消耗的电功率约为　　　　W。(结果保留2位有效数字)?
【解析】(1)要描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器要采用分压式接法,为便于操作应用电阻较小的R1,由于小灯泡的阻值较小,电流传感器应用外接法,电路图如图戊所示。

　　戊　　　　　　　　　　　　　　　己　　　　
(2)由图乙所示的U-I图象可知,随电压与电流的增大,灯泡实际功率增大,灯丝温度升高,电压与电流的比值增大,灯丝电阻增大,由此可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大。
(3)根据表中实验数据作出等效电源的U-I图象如图己所示,由图示图象可知,电源内阻r=-R0=Ω=1.0 Ω。
(4)由图示图象可知,两图线交点为灯泡实际工作状态点,灯泡两端电压为2.1 V,电流为0.39 A,灯泡的电功率P=UI=2.1×0.39 W≈0.82 W。
【答案】(1)电路图如图戊所示　(2)增大　(3)如图己所示　1.0　(4)0.82
【针对训练3】某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”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开关、导线外,还有:
电压表(量程0~3 V,内阻等于3 kΩ)
电压表(量程0~15 V,内阻等于15 kΩ)
电流表(量程0~200 mA,内阻等于10 Ω)
电流表(量程0~3 A,内阻等于0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0~10 Ω,额定电流2 A)
滑动变阻器R2(0~1 kΩ,额定电流0.5 A)
定值电阻R3(阻值等于1 Ω)
定值电阻R4(阻值等于10 Ω)
定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)
电源E(E=6 V,内阻不计)
(1)请在虚线框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

(2)该同学描绘出的I-U图象应是下图中的　　　　。?

【解析】(1)题目要求绘制曲线完整应选用分压式接法,又R灯=≈13 Ω,所以滑动变阻器应选R1,由于灯泡额定电压为3.8 V,量程为15 V太大,不宜选用,量程略小,串联电阻R5改装成4 V量程正合适。由于灯泡额定电流为0.3 A,量程太大,不宜选用,量程略小,并联R4改装成0.4 A 量程正合适。改装后RA'=5 Ω,RV'=4 kΩ,R灯<,应选用电流表外接法,如图所示。

(2)小灯泡灯丝为金属,温度升高电阻增大,只有B项正确。
【答案】(1)如图所示　(2)B




















































21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）



HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑