11-19年高考物理真题分专题汇编之专题085. 描绘电阻的伏安曲线

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，你认为最有可能的是_ A.0.08AB.0.12AC.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=0.302.5W=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 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 A V ES A V ES A V ES A V ES AB CD I/A U/V O 1.02.03.0 0.3 0.2 0.1 A SE R V 【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 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)210 =0.1（W） 3. 2013 年福建卷年福建卷 19（2） （12 分） 硅光电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。 丙 V31 5 1 2 0 5 10 15 0 甲 V2 S E R0 R V1 + 硅光电池 V 315 V 315 硅光电池 乙 R0 V1 V2 R S E 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） 。 ()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。 -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 123456789 U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74 U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7 Ux/V0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0 Ix/mA-0.00-0.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29 (）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。 答：电路连接如答图 1 所示 （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 选择开关旋至_档进行测量。 （填选项前的字母） A直流电压 10VB直流电流 5mA C欧姆 100D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。 V A 12 34 5 6 7 891011 1213 S E R P L 甲 I OU 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 315 V 315 硅光电池 R0 V1 V2 R S E 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 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 22. （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 _。 第 22 题图 1第 22 题图 2 1 0 1 2 3 0 0.20.4 0.6 0 12 3 0 0.20.4 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 年天津卷年天津卷 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 答图 1 E R A S V L 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，内阻等于 3k） 电压表 V2（量程 015V，内阻等于 15k） 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_。 V1 A1 R1 R5 R4 ES U I A O U I B O U I C OU I D O 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。 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” ） 图(c) A V P ab S E 图(d) A 3 0.6 红 黑 电源 + 图(e) 数据点abcdef U/V0.000.501.001.50.2.002.50 I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244 答： 1、 8如图所示 a，bab 【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，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 出现如下四种现象： V A L S L V A S A V S L A V S L 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 ABCD 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，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。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 I/mA U/V 题22图4 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 00.1 0.20.30.40.50.60.70.8 0.9 (d) (a) (b) (c) 果汁 铜片 （正极） 锌片 （负极） 题22图3 V A 如题 22 图 4（见下图 ）中（a） 、 （b） 、 （c） 、 （d）所示，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 480267 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 ).(RIP 10.2015 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 求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； 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 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)。 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“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 16 （a）可算得 E=V，r=（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表） 。 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 ES (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 0.100.150.200.250.30 Y (a) 0 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