4描绘小电珠的伏安特性曲线高考物理电学实验含答案与解析.docx
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4描绘小电珠的伏安特性曲线高考物理电学实验含答案与解析
4描绘小电珠的伏安特性曲线（高考物理电学实验）
组卷老师：
莫老师
评卷人
得分
一．实验题（共50小题）
1．某化学电源电动势为1.5V，内阻为1Ω．利用四个这样的化学电源串联构成的电池组作为电源做描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，实验中用的小灯泡上标有“4V，2W”的字样，实验室还有下列器材供选用：
A．电压表（0～5V，内阻约为10kΩ）
B．电压表（0～10V，内阻约为20kΩ）
C．电流表（0～0.3A，内阻约为lΩ）
D．电流表（0～0.6A，内阻约为0.4Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，2A）；电键、导线若干
①实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 （填A或B或C或D）；
②实验时要求尽量减小实验误差，测量电压从零开始多取几组数据，请将图1中实物连接成满足实验要求的测量电路．
③某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线（如图2所示），若用两个这样的化学电源串联后给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是 W（结果保留两位有效数字）．
2．“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”．为了探求真知，实验室提供一个LED蓝光二极管．
（1）首先利用多用电表对它正接时的电阻进行粗略测量，如图甲所示，下列说法正确的是 （填序号）．
A．欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
B．双手握住两表笔金属杆，测量值将偏大
C．若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零
D．若采用“×10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175Ω
（2）为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：
直流电源E：
（电动势为3V，内阻不计）
电流传感器mA：
（量程﹣10mA～+10mA，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流）
电压表V：
（量程1V，内阻为1kΩ）
定值电阻R0：
（阻值为2kΩ）
滑动变阻器R1：
（0～10Ω）
滑动变阻器R2：
（0～1000kΩ）
①实验中滑动变阻器应选 （选填“R1”或“R2”）；
②请在图乙方框中画出实验电路原理图；
③实验记录的8组数据如表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出I﹣U图象；
I（mA）
0
0.10
0.31
0.61
0.78
1.20
3.10
5.00
U（V）
0
0.61
0.96
1.52
2.03
2.35
2.64
2.75
④由所绘制图象可知，他选用的LED蓝光二极管是 （选填“线性”或“非线性”）电学元件．
3．某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1的伏安特性曲线．
（1）首先将多用电表的选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置粗略测量电阻值，电表指针如图1所示，这时指针所示被测电阻的阻值应为 Ω．
（2）现在通过实验描绘这个电子元件的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，现有电源（电动势6V，内阻不计）、电流表G（0﹣500μA，内阻1000Ω）、定值电阻R0、开关和导线若干，其他可供选用的器材如下：
A．电流表A（0～50mA，内阻约5Ω）
B．电流表A′（0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
C．滑动变阻器R（0～10Ω，额定电流1.0A）
D．滑动变阻器R′（0～50Ω，额定电流0.2A）
①为了测定该电子元件的电压，可以将电流表G串联定值电阻的阻值R0= Ω，将其改装成一个量程为6.0V的电压表；
②根据题目提供的实验器材，请你设计测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“
”表示）（请画在图2方框内）；
③为减小测量误差并便于操作，实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 （选填器材前的字母）．
4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡为“3.8V1.1W”．
①实验时采用如图甲所示的电路图，由于电表内阻的影响，小灯泡电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）准确值．
②现有直流电源E（电动势约为6V，内阻约为0.5Ω）、电压表
（量程0～5V，内阻5kΩ）、开关和导线若干，以及以下器材：
A．电流表（量程0～100mA，内阻4Ω）
B．电流表（量程0～500mA，内阻0.4Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1.0A）
D．滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流0.5A）
实验中，电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 ．（将填相应器材前的字母）
③某位同学记录的8组数据如表所示，其中7组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请标出余下的一组数据的对应点，并画出U﹣I图线．
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
电压U（V）
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流I（A）
0.000
0.050
0.100
0.120
0.180
0.195
0.205
0.215
④根据图乙给出的信息，可以判断图丙中正确的是 （图中P为小灯泡的功率）
5．在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选用的实验器材有：
A：
小灯泡“2.5V，0.2A”
B：
电流表0～0.6A～3A（内阻约1Ω）
C：
电压表0～3V～15V（内阻很大）
D：
滑线变阻器“2A，10Ω”
E：
电源（两节干电池）
F：
开关一个，导线若干
（1）在实验时小明同学采用了如下图所示的实物电路，则具体实验操作前该电路需改进的地方有
（2）在改正电路需改进之处后，小明同学进行了实验，但在实验中发现，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使小灯泡两端电压达到2.5V额定电压，而是只能勉强达到1.80V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动势只能达到1.8V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如右图，实验数据如下：
U（V）
2.37
2.30
2.18
2.10
1.90
1.60
1.30
I（A）
0.11
0.14
0.18
0.21
0.29
0.42
0.56
Ⅰ．请在坐标纸上画出U﹣I图线，由图线可得E= V，电源内阻为r= Ω
Ⅱ．描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到1.8V的原因是否如小杰所猜测？
由实验数据得小灯泡两端电压为1.8V时电流为0.19A，试通过分析说明只能达到1.80V的原因．
6．某研究性学习小组对直流电动机的伏安特性进行了研究．待测电动机的额定电压为3.0V，额定电流为30mA（用量程为50mA的多用电表测通过电动机的电流），如图1是他准备的器材和设计的实验电路，其中电路中已经接好了部分导线．
（1）为了完成本实验，请用笔画线当导线，将图1中的实物连成完整的电路．（要求通过电动机的电流能从零开始变化）
（2）表格数据为实验小组的实验记录，同时已经在图2坐标纸上描出了部分数据点，请根据实验数据在坐标中描出剩余的点，并作出合理的电动机的电流I随电压U变化两线．
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电流I/mA
7.8
15.8
23.5
30.5
26.0
26.5
27.3
28.1
29.0
电压U/V
0.20
0.40
0.60
0.80
1.20
1.50
2.00
2.50
3.00
电机状态
不转动
转动
（3）由图线求得电动机的内阻为 Ω，电动机转动且达到额定电压3.0V时，电动机的机械输出功率为 W．（计算结果均保留三位有效数字）
7．有一个小灯泡上标有“4.8V，2W”的字样，现在要描绘它的伏安特性曲线．有下列器材可供选用：
A．电压表V1（0～3V，内阻3kΩ）
B．电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）
C．电流表A（0～0.6A．内阻约1Ω）
D．定值电阻R1=3kΩ
E．定值电阻R2=15kΩ
F．滑动变阻器R（l0Ω，2A）
G．学生电源（直流6V，内阻不计）
H．开关、导线若干
①为了使测量结果更加准确，实验中所用电压表应选用 ．定值电阻选 （均用序号字母填写）；
②为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足要求的电路图；
③若电压表、电流表的示数分别为2.0V、0.4A，则灯泡的功率等于 ．
④根据实验测出灯泡的电压、电流，再计算出不同电压下的功率，做出P﹣U2图象，下面的四个图象中可能正确的是 ．
8．描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验过程中，选择的灯泡标有“2V，0.36W”字样．实验器材如下：
电池组（电动势为3V，内阻约1Ω）；
电流表（量程为0～250mA，内阻5Ω）；
电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；
开关一个、导线若干．
（1）为了测得尽可能多的实验数据，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）为保证测量的数据尽可能准确，实验的电路图应选用下列的图1的 （填字母代号）．
（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图2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．
9．在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选用的实验器材有：
A：
小灯泡“2.5V，0.2A”
B：
电流表0﹣0.6A﹣3A（内阻约1Ω）
C：
电压表0﹣3V﹣15V（内阻很大）
D：
滑线变阻器“2A，10Ω”
E：
电源（两节干电池）
F：
开关一个，导线若干
（1）在实验时小杰同学采用了如图1所示的实物电路，则具体实验操作前该电路需改进的地方有
（2）在改正电路需改进之处后，小杰同学进行了实验，但在实验中发现，无论怎样调节滑线变阻器，都不能使小灯泡两端电压达到2.5V额定电压，而是只能勉强达到1.80V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动势只能达到1.8V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如图2，实验数据如下：
U（V）
2.37
2.30
2.18
2.10
1.90
1.60
1.30
I（A）
0.11
0.14
0.18
0.21
0.29
0.42
0.56
Ⅰ．请在如图3的坐标纸上画出U﹣I图线，由图线可得E= V，电源内阻为r= Ω
Ⅱ．描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到1.8V的原因是否如小杰所猜测？
由实验数据得小灯泡两端电压为1.8V时电流为0.19A，试通过分析说明只能达到1.80V的原因．
10．在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，已知待测小灯泡的额定电压6V，额定功率约为3W，提供的器材有：
电流表A：
量程为0.6A，内阻约为0.5Ω；
电压表V：
量程为3V，内阻为3KΩ；
滑动变阻器R1（0：
10Ω，2A）；
滑动变阻器R2（0，500Ω，1A）；
定值电阻R3=1kΩ；
定值电阻R4=3KΩ；
电源：
电动势为9V，内阻约为0.1Ω；
开关一个，导线若干．
（1）实验中，应该选用的滑动变阻器是 ，定值电阻是 （填仪器的字母代号）．
（2）根据所给的器材，在虚线框中画出实验电路图．
11．如图甲为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的不完整实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V，额定功率约1.2w．
（1）请你在答题卡上相应位置通过画线补充完整实物电路图．
（2）完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，使滑片位于变阻器的 端（填“左”或“右”）；
②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压．
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如图乙所示，由图可知小灯泡某状态时的电阻 该状态对应切线的斜率的倒数（填“小于”、“等于”或“大于”）
12．一只小灯泡，标有“3V，1.5W”的字样，现要描绘小灯泡0～3V的伏安特性曲线，实验器材有：
A．最大阻值为10Ω的滑动变阻器
B．电动势为6V．内阻约为1.0Ω的电源
C．量程为0.6A．内阻约为1.0Ω的电流表A1
D．量程为3A．内阻约为0.1Ω的电流表A2
E．量程为3V，内阻约为6kΩ的电压表V1
F．量程为15V，内阻约为10kΩ的电压表V1
G．开关．导线若干
（1）电压表应选 ；电流表应选 ．（将选项代号的字母填在横线上）
（2）在该实验中，设计了如图所示的四个电路，为了减小误差，应选取的电路是 （将选项代号的字母填在横线上）．
（3）以下是该实验的操作步骤
A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路
B．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大
C．闭合开关，记下电压表，电流表的一组示数（U1、I1），移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一组（U、I）值，共测出12组数据；
D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线，
步骤 错误．修正
步骤 错误．修正 ．
13．某实验小组预测定一只小灯泡（其额定功率为0.75w，但额定电压已经模糊不清）的额定电压值，实验过程如下：
他们先用多用电表的欧姆档测出小灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式算出小灯泡的额定电压U=
≈1.23v．但他们认为这样求得的额定电压值不准确，于是他们利用实验室中的器材设计了一个实验电路，进行进一步的测量．他们选择的实验器材有：
A．电压表V（量程3v，内阻约3kΩ）
B．电流表A1（量程150mA，内阻约2Ω）
C．电流表A2（量程500mA，内阻约0.6Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω）
E．滑动变阻器R2（0～50Ω）
F．电源E（电动势4.0v，内阻不计）
G．开关s和导线若干
（1）测量过程中他们发现，当电压达到1.23v时，灯泡亮度很弱，继续缓慢地增加电压，当达到2.70v时，发现灯泡已过亮，立即断开开关，所有测量数据见表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.70
I/mA
80
155
195
227
255
279
310
请你根据表中数据，在给出的坐标纸上作出U﹣I图线，从中可得小灯泡的额定电压应为 v（结果保留两位有效数字）．这一结果大于实验前的计算结果，原因是 ．
（2）从表中的实验数据可以知道，他们在实验时所选择的电路应为 ，电流表应选 （填“A1”或“A2”），滑动变阻器应选 （填“R1”或“R2”）．
14．有一个标有“12V、24W”的灯泡，为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：
A．直流电源15V（内阻可不计）
B．直流电流表0﹣0.6A﹣3A（内阻0.5Ω、0.1Ω）
C．直流电流表0﹣300mA（内阻约5Ω）
D．直流电压表0﹣3V﹣15V（内阻约3kΩ、15kΩ）
E．直流电压表0﹣25V（内阻约200kΩ）
F．滑动变阻器10Ω、5A
G．滑动变阻器1kΩ、3A
（1）实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验需要从上述器材中再选用 （用序号字母表示）．
（2）在图2中画出最合理的实验电路图．
（3）若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图1所示，由这条曲线可得出：
正常发光条件下，灯丝消耗的电功率 24W
（填“大于”、“等于”、“小于”）．
（4）如果灯丝电阻与（t+273）的大小成正比，其中t为灯丝摄氏温度值，室温t=27℃，则正常发光时灯丝的温度是 ℃．
15．使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流电源等仪器，研究一只小灯泡完整的伏﹣安特性，测得I﹣U图象如图1所示．已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30cm，变阻器的最大阻值为22.5Ω，电源电动势为6V，内阻不计．
（1）在如图2的虚线框内，不改变滑动变阻器和电源的位置，补上电压表、电流表、灯泡，画出完整的电路图．要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大．
（2）根据I﹣U图象可知：
从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐 （选填“增大”、“减小”），改变的阻值为 Ω．
（3）在获得A→B段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了 cm的长度．
16．某研究性学习小组探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，主要仪器有：
待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A）、
电流表（量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω）、
电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）、
滑动变阻器（0～50Ω）
直流电源（电动势15V，内阻不计）、
开关一个，导线若干．
（1）若实验中要求调节滑动变阻器时，小灯泡两端电压可以在零到额定电压范围内连续变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．请根据提供的器材在虚线框中画出符合要求的电路图．
（2）如图所示是该研究小组测得的小灯泡I﹣U关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为6V时，其灯丝电阻值为 Ω．（保留2位有效数字）．
17．在探究规格为“4.0V2．OW”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：
小灯泡L：
“4.0V．2.0W”；
电流表A1：
量程3.0A，内阻约为0.1Ω；
电流表A2：
量程0.6A，内阻约为0.2Ω；
电压表V：
量程3.0V，内阻RV=9.0kΩ；
定值电阻R1：
阻值2.0kΩ；
定值电阻R2：
阻值4.5kΩ；
定值电阻R3：
阻值12.0kΩ
定值电阻R4：
阻值18.0kΩ
滑动变阻器R：
阻值范围0～10Ω，；
学生电源E：
电动势6.0V，内阻不计；
开关S及导线若干．
（1）电流表应选 ，定值电阻选 （在R1、R2、R3、R4中选一个）．
（2）在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．
（3）小雨同学采用同样的方法进行实验，检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现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，检查电路故障，应使用多用电表 （选填“欧姆×10”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）挡，检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“+”、“﹣”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是 ．
18．某学习小组为了研究标有“2.5V0.3A”字样小灯泡的伏安特性曲线，到实验室找到了下列器材：
两块相同的电流表G（满偏电流Ig=0.5mA，内阻Rg=200Ω；电源（电动势E=3V，内阻不计）
还有可供选择的器材：
A．定值电阻：
600Ω
B．定值电阻：
5800Ω
C．定值电阻：
Ω≈0.25Ω
D．定值电阻：
Ω≈2.5Ω
E．滑动变阻器：
0～10Ω，2A
F．滑动变阻器：
0～200Ω，0.1A
由于没有电压表和电流表，该学习小组设计了如图所示的测量电路，为了较为精确地测量电流和电压的值，则
（1）电阻R1选择 ，电阻R2选择 ，控制电路部分的滑动变阻器应该选择 ．（填写器材前面的字母）
（2）请根据题目所给器材，将控制部分的电路图补充完整．
（3）在测量过程中，滑动变阻器调整到某一位置时，该组同学发现两只表头指针偏转角度完全相同，则此时小灯泡的电阻是 Ω．（保留两位有效数字）
19．有一个小灯泡上标有“4V、2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U﹣I图线．现有下列器材供选用：
A．电压表（0～5V，内阻约10kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻约20kΩ）
C．电流表（0～0.6A，内阻约0.4Ω）
D．滑动变阻器（10Ω，2A）
E．滑动变阻器（500Ω，1A）
F．学生电源（直流6V）、开关、导线若干
（1）实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，理由是 ；
（2）实验中所用电压表应选 ，滑动变阻器应选用 ；（用序号字母表示）
（3）把图丙中所示的实验器材用实线补充连接成实物电路图；
（4）某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线（如图丁所示），若用电动势为
3V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是 W；（保留两位有效数字）
（5）某兴趣小组想用多用电表来粗测灯泡的电阻，测量过程表笔的位置如图所示，其测量方法正确的是
20．某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：
热敏电阻Rt（常温下约8kΩ）、温度计、电流表A（量程1mA，内阻约200Ω）、电压表V（量程3V，内阻约10kΩ）、电池组E（电动势为4.5V，内阻约1Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、开关S、导线若干、烧杯和水．
（1）根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图1甲所示的方框中．
（2）图1乙所示是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充完成实物间的连线．
（3）利用补充完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的Rt﹣t图象如图2中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法，下列叙述正确的是 ．
A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大
B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小
C．温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法
D．温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法
（4）将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式I2R=k（t﹣t0）（其中k是散热系统，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度），电阻的温度稳定在某一值．若通过它的电流恒为50mA，t0=20℃，k=0.25W/℃，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在 ℃．
21．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，小李同学准备用以下给定的器材和一些导线来完成实验．器材如下：
a．小灯泡“2.5V、0.2A”
b．电流表0﹣0.6A﹣3A（内阻约0.5Ω）
c．电压表0﹣3V﹣15V（内阻分别约为10kΩ与50kΩ）
d．滑动变阻器“2A、l0Ω”
e．干电池（两节）
f．开关
（1）请用笔画线代替导线在图（甲）中完成实物连接图．
（2）线路连接完整后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 （填“最左端”或“最右端”）实验时发现，无论怎样调节滑线变阻器，都不能达到小灯泡两端的额定电压2.5V．于是小李同学准备选用以上实验器材测定该电池组的电动势和内阻．请你帮他在方框内画出实验电路图．
（3）图乙是根据实验数据画出的U一I图象，可以得出该电池组E= V，内阻r= Ω．（结果均保留两位小数）
22．某学习小组设
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