2011-2020年高考物理试卷分类汇编之085. 描绘电阻的伏安曲线（含答案及解析）
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| 名称 | 2011-2020年高考物理试卷分类汇编之085. 描绘电阻的伏安曲线（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-11 11:19:13 | ||
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文档简介
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第85节 描绘电阻的伏安曲线
1.2020年江苏卷10.某同学描绘一种电子元件的I-U关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，
mA为电流表，E为电源（电动势约6V），R为滑动变阻器（最大阻值20Ω），R0为定值电阻，S为开关。
(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
电压U/V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750
电流I/mA 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50
请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I-U图线____________。
(3)根据作出的I-U图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。
(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是_________。
A．电压和电流的测量误差增大
B．可能因电流过大烧坏待测元件
C．滑动变阻器允许的调节范围变小
D．待测元件两端电压的可调节范围变小
【答案】 (1).见答图1
(2). 见答图2
(3). 非线性元件
(4). BC
【解析】 (1)[1]根据题意连接电路如答图1
(2)[2]根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如答图2
(3)[3]根据图像可知该元件是非线性元件。
(4)[4]AB．I-U图线上某点与原点连线的斜率为，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替R0，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；
CD．根据图像可知待测元件的电压范围小于1V，而电源电动势为6V，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替R0，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。
故选BC。
2.2020年新课标Ⅱ卷23．（10分）某同学要研究一小灯泡L（3.6V，0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200mA，内阻Rg1＝10.0Ω）、电流表A2（量程500mA，内阻Rg2＝1.0Ω）、定值电阻R0（阻值R0＝10.0Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）、电源E（电动势4.5V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。
（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线。
（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝ ，流过小灯泡的电流I＝ 。为保证小灯泡的安全，I1不能超过 mA。
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的I1、I2．所得实验数据在表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当I1＝173mA时，灯丝电阻R＝ Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 Ω（保留1位小数）。
答案：（1）如上图所示； （2）I1（Rg1+R0）， I2﹣I1， 180； （3）11.6； （4）8.0
解析：（1）根据电路图连接实物图如图所示：
（2）根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有：
根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为：I＝I2﹣I1
因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据解得：，
故I1不能超过180mA；
（3）根据表中数据可知当I1＝173mA时，I2＝470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U＝3.46V；
流过小灯泡的电流为I＝297mA＝0.297A；
故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为：
（4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，根据欧姆定律有：U＝Ig1′（Rg1+R0），代入数据有：3.6V＝0.2A×（10+R0）Ω，解得：R0＝8.0Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8.0Ω。
3.2012年理综安徽卷21.Ⅱ.（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：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， ；
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ；
③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）①使它靠近变阻器左端的接线柱，
②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：①保证开关闭合时电路安全，此时测量电路部分电压最小；
②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
4. 2013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1Ω)；
电流表（量程为0~250mA．内阻约5Ω)；
电压表（量程为0~3V．内限约3kΩ)；
电键一个、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20Ω, 额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
②实验的电路图应选用下列的图__________（填字母代号）。
③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5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W。
【答案】① A ② B ③ 0.1
【解析】本题考查了“小灯泡的伏安特性曲线”的实。
① 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。
② 在①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。
③ 根据图像可知，当将小灯泡接入电动势为1.5V，内阻为5Ω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10Ω，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)2×10 =0.1（W）
5. 2013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6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计。
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
②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。
(ⅰ)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）。
(ⅱ)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。
(ⅲ）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：①电路连接如答图1所示?
②（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=6.0kΩ，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。
6.2011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：
①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10V B．直流电流5mA
C．欧姆×?100 D．欧姆×?1
②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0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20kΩ），为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ．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”）
Ⅱ．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）
Ⅲ．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）①0.97（0.96、0.98均可） ②C
（2）①D ②Ⅰ.左； Ⅱ. 1 点至 5 点（或 5 点至 1 点）； Ⅲ. 增大
【解析】（2）①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12 Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡。
②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。
7.2015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①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。所示读数为：①_________②_________③_________④_________。两组数据得到的电阻分别为__________和__________。
答案：（1）答案如图1所示
（2）①0.10A、②0.24A、③2.00V、④0.27V。
（8.30.1）Ω和（2.70.1）Ω，
或者（2.70.1）Ω和（8.30.1）Ω。
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①的读数为0.10A，②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③的示数为2.00V，④的示数为0.27V。
若灯泡两端的电压小，则对应的电流也小，故①④为同一数据，故得到的电阻为，②③为另外一组数据，故得到的电阻为。
8.2016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0~3V，内阻等于3kΩ）
电压表V2（量程0~15V，内阻等于15kΩ）
电流表A1（量程0~200mA，内阻等于10Ω）
电流表A2（量程0~3A，内阻等于0.1Ω）
滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）
滑动变阻器R2（0~1kΩ，额定电流0.5A）
定值电阻R3（阻值等于1Ω）
定值电阻R4（阻值等于10Ω）
定值电阻R5（阻值等于1kΩ）
电源E，（E=6V，内阻不计）
①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
②该同学描绘出的I-U图像应是下图中的______
【答案】①电路如图；②B
【解析】①用量程3V的电压表V1和R5串联，可改装成量程为的电压表；
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。
②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。
9. 2011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。
①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_____Ω。
②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。
③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。
④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”）
数据点 a b c d e f
U/V 0.00 0.50 1.00 1.50. 2.00 2.50
I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244
答：① ×1、 8 ②如图所示 ③a，b ④ab
【解析】①小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为R=U2/P=2.52/0.6=10.4Ω，电阻十几欧，所以选“×1”档。
②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。
③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。
④ab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。
10. 2011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：
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
A．③①②④ B．③④②① C．③①④② D．②①④③
答案：A
解析：在①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②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③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④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①②③④分别对应bcad。正确的是A。
11. 2012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。
①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。
②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。
③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= Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P= mW。（均保留三位有效数字）
答：①U=E-Ir
②见题22答图
③不变 增大
0.975 480 267
解析：③U – 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
该电源的输出功率12.2015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。
①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；
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；
③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1Ω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)。
答案：①连线如右图 ②0. 44 ③4 ， 2. 22~2. 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，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。
13.2015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3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等。
①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 Ω。据此应选择图15中的 （填“b”或“c”）电路进行实验。
②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。
③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。
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω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= Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）。
答案：①10，b； ②增大； ③Y； ④3.2， 0.50
解析：①读数为10，欧姆档“×1”，故电阻为10×1 = 10Ω 。 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。
②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。
③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。
④由图16(a)可知，线性元件X的电阻为RX = 10Ω ，由闭合电路欧姆定律可知，
当S2闭合时， ,
当S2断开时有（此时把R当作电源内阻的一部分），
联立解得E = 3.2V , r = 0.50Ω 。
14.2017年新课标I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0.32 A）；电压表（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表（量程0.5 A,内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）
【答案】（1）如答图1示
（2）增大；增大；
（3）0.39w 1.17w
【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答图1；
（2）由I-U图像知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；
（3）当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡的实际功率最小，此时，得，在图中作出该直线如答图2示，所以交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，；
整理得，
当直线的斜率最大时，与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=0.32A，如答图3所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。
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第85节 描绘电阻的伏安曲线
1.2020年江苏卷10.某同学描绘一种电子元件的I-U关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，
mA为电流表，E为电源（电动势约6V），R为滑动变阻器（最大阻值20Ω），R0为定值电阻，S为开关。
(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
电压U/V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750
电流I/mA 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50
请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I-U图线____________。
(3)根据作出的I-U图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。
(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是_________。
A．电压和电流的测量误差增大
B．可能因电流过大烧坏待测元件
C．滑动变阻器允许的调节范围变小
D．待测元件两端电压的可调节范围变小
【答案】 (1).见答图1
(2). 见答图2
(3). 非线性元件
(4). BC
【解析】 (1)[1]根据题意连接电路如答图1
(2)[2]根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如答图2
(3)[3]根据图像可知该元件是非线性元件。
(4)[4]AB．I-U图线上某点与原点连线的斜率为，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替R0，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；
CD．根据图像可知待测元件的电压范围小于1V，而电源电动势为6V，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替R0，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。
故选BC。
2.2020年新课标Ⅱ卷23．（10分）某同学要研究一小灯泡L（3.6V，0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200mA，内阻Rg1＝10.0Ω）、电流表A2（量程500mA，内阻Rg2＝1.0Ω）、定值电阻R0（阻值R0＝10.0Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）、电源E（电动势4.5V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。
（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线。
（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝ ，流过小灯泡的电流I＝ 。为保证小灯泡的安全，I1不能超过 mA。
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的I1、I2．所得实验数据在表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当I1＝173mA时，灯丝电阻R＝ Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 Ω（保留1位小数）。
答案：（1）如上图所示； （2）I1（Rg1+R0）， I2﹣I1， 180； （3）11.6； （4）8.0
解析：（1）根据电路图连接实物图如图所示：
（2）根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有：
根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为：I＝I2﹣I1
因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据解得：，
故I1不能超过180mA；
（3）根据表中数据可知当I1＝173mA时，I2＝470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U＝3.46V；
流过小灯泡的电流为I＝297mA＝0.297A；
故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为：
（4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，根据欧姆定律有：U＝Ig1′（Rg1+R0），代入数据有：3.6V＝0.2A×（10+R0）Ω，解得：R0＝8.0Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8.0Ω。
3.2012年理综安徽卷21.Ⅱ.（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：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， ；
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ；
③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）①使它靠近变阻器左端的接线柱，
②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：①保证开关闭合时电路安全，此时测量电路部分电压最小；
②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
4. 2013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1Ω)；
电流表（量程为0~250mA．内阻约5Ω)；
电压表（量程为0~3V．内限约3kΩ)；
电键一个、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20Ω, 额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
②实验的电路图应选用下列的图__________（填字母代号）。
③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5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W。
【答案】① A ② B ③ 0.1
【解析】本题考查了“小灯泡的伏安特性曲线”的实。
① 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。
② 在①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。
③ 根据图像可知，当将小灯泡接入电动势为1.5V，内阻为5Ω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10Ω，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)2×10 =0.1（W）
5. 2013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6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计。
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
②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。
(ⅰ)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）。
(ⅱ)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。
(ⅲ）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：①电路连接如答图1所示?
②（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=6.0kΩ，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。
6.2011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：
①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10V B．直流电流5mA
C．欧姆×?100 D．欧姆×?1
②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0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20kΩ），为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ．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”）
Ⅱ．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）
Ⅲ．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）①0.97（0.96、0.98均可） ②C
（2）①D ②Ⅰ.左； Ⅱ. 1 点至 5 点（或 5 点至 1 点）； Ⅲ. 增大
【解析】（2）①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12 Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡。
②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。
7.2015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①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。所示读数为：①_________②_________③_________④_________。两组数据得到的电阻分别为__________和__________。
答案：（1）答案如图1所示
（2）①0.10A、②0.24A、③2.00V、④0.27V。
（8.30.1）Ω和（2.70.1）Ω，
或者（2.70.1）Ω和（8.30.1）Ω。
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①的读数为0.10A，②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③的示数为2.00V，④的示数为0.27V。
若灯泡两端的电压小，则对应的电流也小，故①④为同一数据，故得到的电阻为，②③为另外一组数据，故得到的电阻为。
8.2016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0~3V，内阻等于3kΩ）
电压表V2（量程0~15V，内阻等于15kΩ）
电流表A1（量程0~200mA，内阻等于10Ω）
电流表A2（量程0~3A，内阻等于0.1Ω）
滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）
滑动变阻器R2（0~1kΩ，额定电流0.5A）
定值电阻R3（阻值等于1Ω）
定值电阻R4（阻值等于10Ω）
定值电阻R5（阻值等于1kΩ）
电源E，（E=6V，内阻不计）
①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
②该同学描绘出的I-U图像应是下图中的______
【答案】①电路如图；②B
【解析】①用量程3V的电压表V1和R5串联，可改装成量程为的电压表；
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。
②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。
9. 2011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。
①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_____Ω。
②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。
③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。
④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”）
数据点 a b c d e f
U/V 0.00 0.50 1.00 1.50. 2.00 2.50
I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244
答：① ×1、 8 ②如图所示 ③a，b ④ab
【解析】①小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为R=U2/P=2.52/0.6=10.4Ω，电阻十几欧，所以选“×1”档。
②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。
③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。
④ab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。
10. 2011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：
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
A．③①②④ B．③④②① C．③①④② D．②①④③
答案：A
解析：在①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②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③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④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①②③④分别对应bcad。正确的是A。
11. 2012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。
①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。
②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。
③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= Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P= mW。（均保留三位有效数字）
答：①U=E-Ir
②见题22答图
③不变 增大
0.975 480 267
解析：③U – 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
该电源的输出功率12.2015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。
①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；
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；
③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1Ω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)。
答案：①连线如右图 ②0. 44 ③4 ， 2. 22~2. 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，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。
13.2015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3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等。
①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 Ω。据此应选择图15中的 （填“b”或“c”）电路进行实验。
②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。
③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。
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω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= Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）。
答案：①10，b； ②增大； ③Y； ④3.2， 0.50
解析：①读数为10，欧姆档“×1”，故电阻为10×1 = 10Ω 。 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。
②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。
③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。
④由图16(a)可知，线性元件X的电阻为RX = 10Ω ，由闭合电路欧姆定律可知，
当S2闭合时， ,
当S2断开时有（此时把R当作电源内阻的一部分），
联立解得E = 3.2V , r = 0.50Ω 。
14.2017年新课标I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0.32 A）；电压表（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表（量程0.5 A,内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）
【答案】（1）如答图1示
（2）增大；增大；
（3）0.39w 1.17w
【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答图1；
（2）由I-U图像知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；
（3）当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡的实际功率最小，此时，得，在图中作出该直线如答图2示，所以交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，；
整理得，
当直线的斜率最大时，与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=0.32A，如答图3所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。
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