物理二轮 实验九、描绘小电珠的伏安特性曲线 专题卷

实验九、描绘小电珠的伏安特性曲线

1.在"描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V,额定功

率为0.5W,此外还有以下器材可供选择：

A.直流电源3V（内阻不计）

B.直流电流表0300mA（内阻约为5。）

C.直流电流表03A（内阻约为0.1Q）

D.直流电压表03V（内阻约为30kQ）

E.滑动变阻器100。,0.5A

F.滑动变阻器10Q,2A

G,导线和开关

（1）实验中电流表应选用，滑动变阻器应选用；（须填写，义器

前的字母）

（2）在图甲的虚线框中画出正确的实验电路图（虚线框中已将部分

电路画出，请补齐电路的其他部分）；

（3）根据实验数据，画出的小灯泡/-U图线如图乙所示。由此可知，当电E为

0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是Q；若用电动势为2.0V,内阻为10。的

电池直接给该小灯泡供电，则小灯泡耗电功率为

W.（本小题两空均保留2位有效数字）

【答案】BF如图

5.00.094

【解析】(1)小灯泡的规格为额定电压为2.5V,额定功率为O.5W,故额定电流为

/=(=0.24,所以电流表选择B；由于描绘伏安特性曲线，滑动变阻器需用分

压式接法，为调节的方便，选择阻值小，额定电流较大的F；

(2).小灯泡电阻较小，电流表用内接法，由于描绘小灯泡的伏安特性曲线，动变

阻器需用分压式接法，所以电路图如图所示

⑶由曲线知，当电压为0.5V时，小灯泡的电流为0.1A,根据欧姆定律得此时电

阻为5欧姆；用电动势为2.0V,内阻为10Q的电池直接给该小灯泡供电，根据

闭合电路欧姆定律则有U=2.0-10/,然后作出I-U图像

图像中交点U=0.75V,/=0.1254小灯泡耗电功率为P=UI=0.75x

0.125〃=0.094WZ

2.在"描绘标有勺V,5W，小灯泡伏安特性曲线〃的实验中，要求尽可能准确的描

绘图像，实验室提供了下列器材

①电流表4（量程lOCmA,内阻约为1Q）

②电流表4（量程0.6A,内阻约为0.30）

③电压表匕（量程3.0V,内阻约为3kC）

④电压表彩（量程15.0V,内阻约为10kQ）

⑤滑动变阻器&（最大阻值为5Q）

⑥滑动变阻器&（最大阻值为500Q）

⑦电源打（电动势5V，内阻忽略）

⑧电源％（电动势15V,内阻忽略）

⑨电键、导线若干

（1）为了提高测量准确度和有效性，应选择的器材为下列的哪组（）

A.②④⑤⑧⑨B.®®©®®C.②④⑥⑧⑨

（2）下列给出的测量电路图（甲）中，最合理的是（）

（3）某同学已连接好的电路如图乙，其中的不当之处有（）

A.安培表采用了外接法

R.滑动变阻器采用了分压接法

C.电键闭合

D.滑动变阻器滑片位置在中间

(4)某同学用正确的方法分别测得两只灯泡人和乙2的伏安特性曲线如图丙中I

和II所示。然后乂将灯泡及、人分别与电池组连成如图丁所示电路。测得通过人

和乙2的电流分别为030A和0.60A,则电池组的电动势为V,内阻为Q

(保留两位有效数字)。

【答案】ABCD129.3

【解析】(1)因灯泡的额定电压为9V,故电压表应％,电源选〃2；额定电流

为056A,故电流表应选4，滑动变阻器采用分压式接法，应该选择最大阻值较

小的，有利于数据的测量.故选同时选择导线，故需要的器材为②④⑤⑧⑨，

故选A：(2)要求测量从0V到9.0V的电压下通过小灯泡的电流，所以应兴用

分压式接法.由于灯泡电阻更接近电流表内阻，所以采用电流表外接法.故选

B.(3)其中两个不当之处是①电键闭合，连接电路时开关应该处于打开状态,

②滑动变阻滞滑片位置在中间，滑动变阻器滑片应该位于左端，即不当之处选

CDo(4)描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和

电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏

安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图象.为描绘准确可以先进行

理论计算，首先查出两坐标为(0.30A,8.8V)和(0.60A,6.0V),则内阻为丁=

里山=9.3。，电源电动势为E=8.4+0.30x9.3=12V.

3.二极管是一种半导体元件，它的符号为〃十卜〃，其特点是具有单向导电性，

即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大。

⑴某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线。因二极管外壳所

印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的

正、反向电阻。其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔

接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小。然后将红、黑表笔位

置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断（选填"左〃、"右〃）

端为二极管的正极。

⑵厂家提供的伏安特性曲线如下图，为了验证厂家提供的数据，该小组对加正

向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：

正

向30

电20

及

-

二

照育电氐V

4020

1.9!3

IF自电压A

A.直流电源E：电动势3V,内阻忽略不计

B.滑动变阻器R：020Q

C.电压表Vi：量程5V、内阻约50kC

D.电压表V2：量程3V、内阻约20k。

E.电流表Ai：量程0.6A、内阻约0.5Q

F.电流表A2：量程50mA、内阻约5。

G.待测二极管D

H.单刀单掷开关S,导线若干

为了提高测量结果的准确度，电压表应选用，电流表应选用（填

序号字母）。

⑶为了达到测量目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图。

⑷为了保护二极管，正向电流不要超过25mA,请你对本实验的设计或操作提出

一条合理的建议：

【答案】右DF可能的答案：a.在二极

管支路串入一阻值合适的限流电阻起保拉作用。b.闭合开关前滑动触头停在最

左端，向右移动滑动触头时应缓慢进行，同时仔细观察电流表示数变化，以防止

电流超过25mA(只要回答合理均可)

【解析】

(1)欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上，当红表笔接触右端时，说明

红表笔接入电源的负极；此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向

电压，故一极管右端应为正极；

⑵电源电压为3V,故电压表应选3V量程进行测量；而由坐标可知，电路中电流

较小，故电流表应选50mA的即可;

⑶为了得出完整的图象，应采用分压接法，同时因正向电阻较小，故可以采用

外接法，原理图如图：

⑷为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验

方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25mA.

4.现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高

而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现

对其中一个元件Ro进行测试，实验中可供选择的仪器为：

A.电压表Vi（03V,内阻30kO）B.电流表Ai（00.6A,内阻约1。）

C.电流表A2（030mA,内阻约20。）D,滑动变阻器M（1000。，1A）

E.滑动变阻器Rz（100。，5A）F.电池（3V,内阻不计）

G.开关、导线若干

测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:

//mA0.402.04.58.012.518.025.0

U/V0.400.801.201.602.002.402.80

（1）实验中电流表应选择;滑动变阻器应选择（填

字母序号）。

（2）请在方框（a）中画出实验电路图。

（a）

（3）根据表中数据，判断元件Ro可能是由材料制成的（填〃金属〃

或〃半导体。

（4）请根据表中数据在（b）图中作出/-U图线。

(c)(b)

（5）把元件Ro接入如图⑹所示的电路中，电源（3V,内阻不计），闭合开关后,

电流表读数为20.0mA,则此时定值电阻R的电功率Wo（保留两位

有效数字）

（3）半导体（4）

0816Z432(5)0.0080W0,012W

【解析】

（1）因电源电压为3V,故电压表应选择A；由表中数据可知，电流最大值为

25mA；故电流表应选择C；由表中数据可知，电压及电流变化范围较大；故应

选用分压接法；故滑动变阻器选择小电阻E。

（2）由以上可知，滑动变阻器采用分压接法；同时因待测电阻阻值较小；故应

采用电流表外接法，原理图如图所示:

（3）随着电流增大，即元件凡的发热功率越大，对应电压与电流的比值越小,

即电阻值越小，所以元件R。可能是由上述半导体材料制成的。

（4）采用描点法可得出对应的图象如图所示:

（5）由表中数据可知，当电流为20mA时，U°=2.6V定值电阻两端的电压为:

定值电阻消耗的功率为：

U=l/-Uo=3-2.6=O.4V,P=UJ=0.4X20X103=0.0080W.

5.由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，

亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有:

A.待测电阻器Rx（2.5V,1.2W）

B.电流表A（00.6A,内阻为1Q）

C.电压表V（03V,内阻未知）

D.滑动变阻器（0100,额定电流1A）

E.电源（E=3V,内阻r=lC）

F.定值电阻Ro（阻值5Q）

G.开关一个和导线若干

（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，

请在方框内画出实验电路图。

（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下:

I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48

U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00

UR/V0.200.350.901.452.05

其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻渊两端的实际电压，请

通过计算先补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲

（）该同学将本实验中的电阻器以及给定的定值电阻二者串联起来，接在

3RxRo

本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是（结果保留位小

WQ2

数）

【答案】0.100.602.52

0.32

【解析】（1）要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法,

该同学采用电流表内接法，电路如图实甲所示.

CL203Q4

（）电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压：数据如

2UR=U-lr,

下表.

UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52

电阻器的伏安特性曲线如图乙所示.

（3）由UR+I（r+Ro）;E作出UI图象如图乙中直线所示，由此图象与电阻器UI

图线的交点可得此时电阻器的电压UR=0.9V,电流1=0.35A,电阻器的实际功率

为P=UI«0.32W.

6.在描绘标有〃4V,2W〃的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如

下：

电流表Ai：量程3.0A,内阻约为0.10；

电流表A2：量程0.6A,内阻约为0.2Q；

电压表V：量程1.0V,内阻Rv=3.0kQ；

定值电阻Ro：阻值12Q；

定值电阻Ri：阻值2.0kQ；

定值电阻R2：阻值12.0kQ

滑动变阻器R：阻值范围010Q,；

学生电源E：电动势6.0V,内阻不计；

（1）在方框中画出实脸电路图，并在图上标明所选器材代号；

（2）小明同学按照（1）中设计的电路进行实验，检查实验电路连接是否正确,

然后闭合开关，左右调节滑动变阻器滑片，发电电流表和电压表指针始终不发生

偏转，在不断开电路的情况下，为检查电路故障，使用多用电表

（选填〃欧姆xlO〃、“直流电压10V〃或〃直流电流2.5mA〃）档，将多用电表的红、

黑表笔与实验电路中的电流表"+连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器

滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是。

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（3）该同学排除故障后进行实验，调节滑动变阻器，得到电压表的读数U和电

流表读数I,并在坐标纸上画出I-U图线如图所示，现用电源E串联定值电阻Ro

对该小灯泡供电，则该小灯泡消耗的功率为W（结果保留两位有效数字）。

【答案】（2）直流电压10V；电

流表断路;(3)0.48W(0.46W0.50W)

【解析】（1）电流表选择A2；所给的电压表的量程过小，可用其与定值电阻

R2=12.OkQ的电阻串联,相当于一个量程为5V的电压表；小灯泡的内阻q=y=

V=8/2,电压表（包括Rz）的电阻远大于RX，可采用安培表外接；滑动变阻器

（2）为了保护电表，方用表应该选择直流电压10V进行检测；将多用电表的红、

黑表笔与实验电路中的电流表“+〃、”-〃连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器

滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是电流表断路;

（3）因电压表的读数只是灯泡两端电压的占则此I-U图线为灯泡的&U灯图像；

将电源电动势E=6V与定值电阻Ro（阻值12Q）串联对小灯泡供电，则灯泡两端

电压：U=E-IR,即U=6-12L则”灯=1.2-2.41；将此函数关系画在灯泡的U-I线上

蹲

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如S;

由图可知两图像的交点：l=0.40A；gu灯=0.23V,则P=IU灯=0.46W

7.某研究小组想用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和

内阻「，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。

A.电压表Vi（量程6V、内阻约5000C）

B.电压表V2（量程3V、内阻约3000。）

C.电流表A（量程3A、内阻约0.5Q）

D.滑动变阻器R（最大阻值10Q、额定电流4A）

E.小灯泡（2A、5W）

F.电池组（电动势E、内阻r）

G.开关一只，导线若干

实验电路如甲图所示时，调节滑动变阻器的阻值，经多次测量，得到多组对应的

电流表、电压表示数，并在U-/坐标系中描绘出两条图线，如乙图所示，则

⑴电池组的电动势占V,内阻G.（结果保留两位有效数字）

（2）在U-I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为

Q

⑶将三个这样的灯泡封联后再接到该电上，则每个灯泡的实际功率为

W.

【答案】4.5;1.0/2;On;1.2;

【解析】（1）电源的U-I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V,

电源内阻r=当=与*=1.0D,（2）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐

AI2.0

标，即灯泡电压a=2.5V,此时电路电流I=2.0A,根据闭合电路的欧姆定律得：

E=上+4+IR培，即4.5=2.0X1+2.5+2.0xR.，解得=0。，（3）设

THiff

流过每个灯泡的电流为I,三个灯泡并联接在电源上，在闭合电路中，路端电压:

(7=E-3/r=4.5-3x1x/=4.5-3/,即U=4.5-37,在图乙所示坐标系

由图示图象可知，灯泡两端电压为IV,流过灯泡的电流为1.2A,灯泡实际功:

P=U/=1x1.2=1.2亿

8.为了测绘标有“2.5V、0.3A〃小电珠的伏安特性曲线，并要求小电珠的电压从零

逐渐调到2.5V。除小电珠外，实验室还提供了以下器材：

A.电压表V（量程3V,内阻约为3KQ；量程15V,内阻约为15KC）

B.电流表A（量程0.6A,内阻为0.9。；量程3A,内阻为0.2。）

C.滑动变阻器R（阻值020Q,额定电流1.0A）

D.电源（两节新的干电池）

E.开关S、导线若干。

（1）请将下列实物电路图中的器材连接成符合实验要求的电路

1/A

(2)实验得出的I-U图像如上右图所示，由该I-U图像可知，小电珠灯丝的电阻

率随电压的升高而0(选填："增大〃、"不变〃、〃减小〃)

【答案】见解析；增大；

【解析】(1)小电珠正常发光时的电阻约为8.3Q,为小电阻，所以电流表用外接

法。要求小电珠的电压从零逐渐调到2.5V,所以滑动变阻器选择分压式接法。

两节新干电池的电动势为3V,所以电压表应该选择3V的量程。如下图：

(2)由I—U图像可知，小电珠的电阻随电压的升高而增大，由公式R=p且可知

S

小电珠的电阻率随电压的升高而增大。

点晴：解决本题的关键知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，知道电

流表内外接的区别，以及知道误差的。

9.某同学想要描绘标有“2.5V,0.3A〃字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡

两端的电压由零逐渐增加到额定值，旦尽量减小实验误差，可供选择的器材除小

灯泡、开关、导线外，还有：

A.电压表V,量程03V,内阻约5kQ

B.电流表Ai，量程0300mA,内阻约0.25C

C.电流表A2，量程0100mA,内阻约5Q

D.滑动变阻器Ri,最大阻值10Q,额定电流2.0A

E.滑动变阻器R2,最大阻值100Q，额定电流1.0A

F.直流电源E,电动势约3V,内阻2Q

①上述器材中，电流表应选，滑动变阻器应选（填写所

选器材前的字母代号）o

②请将虚线框内图1所示的实验电路图补画完整，并在图2中进行实物连线。

图3

③如图3是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线可以得出小灯泡

灯丝的电阻率随温度变化的特点是

④在实验中，当小灯泡两端加2.5V的电压时，此时小灯泡的电阻为Q

（保留两位有效数字）。

⑤在滑动变阻器滑动过程中，若用P、I、U、R分别表示小灯泡的功率、通过的

电流、两端的电压和电阻，则下列图像可能正确的是

②（如图所示）

③随着温度的升高，小灯泡灯丝的电阻率增大④8.3⑤AC

【解析】①小灯泡额定电流为0.3A,故电流表选上。根据题意，要求小灯泡两

端电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，应选用总阻值较小的Ri；

②滑动变阻器采用分压式接法，同时灯泡的电阻较小，为了减小误差，故只能采

用电流表外接法，如图所示：

③从绘制出的伏安特性曲线的弯曲情况可以看出，随着温度的升高，小灯泡灯丝

的电阻率增大；

④当小灯泡电压为2.5V时，从图中读出此时流过小灯泡的电流为0.3A,故R

⑤由公式/>=,（72和户=/^2可知，图A和图C的描述均正确；图B中斜率代表

电流，与实际情况不符；图D中P和R关系不明，故错误。

10.有一额定电压为2.8V,额定功率0.56W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个

小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用。

A.电压表（量程03V内阻约6kQ）

B.电压表（量程06V,内阻约20kQ）

C.电流表（量程00.6A,内阻约0.5。）

D.电流表（量程0200mA,内阻约20Q）

E.滑动变阻器（最大电阻10C,允许最大电流2A）

F.滑动变阻器（最大电阻200Q,允许最大电流150mA）

G.三节干电池（电动势约为4.5V）

H.电键、导线若干

[Z/A

（1）为提高实验的精确程度，电压表应选用；电流表应选用

滑动变阻器应选用（以上均填器材前的序号）。

（2）请在虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图。

（3）通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动

势E=2V,内阻r=5Q）与此小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是W

（保留两位有效数字）。

*

【答案】0.18（0.160.20范围内均给对）

【解析】

⑴由题意可知，灯泡的额定电压为2.8V,为了准确性及安全性原则，电压表应

选择A；由P二U/可得，灯泡的额定电流为：/=^=^A=200mA,故电流表

U2.8

应选择D；测量灯泡的伏安特性川I线实验中应采月分压接法，故滑动变阻器应选

用小电阻，故滑动变阻器应选择E；

⑵测量小灯泡的伏安特性曲线时，要求电压值从零开始变化，故滑动变阻器应

采有分压接法；灯泡内阻约为：彳=14。,而电流表内阻约为2OQ,故电流表应

采用外接法；故电路图如图所示：

(3)由电源的电动势和内阻作出电源的伏安特性曲线如图所示:

;则交点为灯泡的工作点，由图可知，灯泡的电压为1.38V,电流为0.15A,则

灯泡的功率P=UI=1.3x0.13=0.17W；(0.160.20范围内均给对)

11.某技活动小组同学，用如下图甲的实验器材，测绘一个非线性电学元件

的伏安特性曲线，其中电压表内阻约20kQ,亳安表内阻约200Q,滑动变阻

器最大阻值为100C，电源能提供的电压为9V.实验测得该元件两端电压U和

通过它的电流I的数据如下表所示：

tv00.100.801.201.6()2.002.402.80

/tnA00.92.34.36.812.019.030.0

(1)根据表中的数据可获得的信息及有关电学实验的知识，请在下边的方框中

画出该活动小组采用的实验电路图