精做04 描绘小灯泡的伏安特性曲线试题君之大题精做君.docx
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精做04描绘小灯泡的伏安特性曲线试题君之大题精做君
第2章恒定电流
精做04描绘小灯泡的伏安特性曲线
1．（2017·陕西省西安中学高二期末）要测绘一个标有“3V0.6W”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。
（1）实验的电路图应选用下列的图________（填字母代号）。
电流表（量程为0~250mA，内阻约5Ω）；电压表（量程为0~3V，内阻约3kΩ）；
（2）实验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）B
（2）0.1
（2）作电源的U–I图象，与小灯泡伏安特性曲线的交点表示小灯泡的工作状态，从图中可得此时U=1.0V，I=0.1A，所以小灯泡消耗的功率为：
。
【名师点睛】本题的关键是明确电流表内外接法的选择方法：
当满足
时，电流表应用外接法，当满足
时，电流表应用内接法，表示电阻和电源的I–U图线的交点表示通过电阻的电流和电阻两端电压。
2．LED二极管的应用是非常广泛的，2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管（LED），并因此带来的新型节能光源。
某同学想要描绘某发光二极管的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示：
实验室提供了以下器材：
A．电压表（量程0~3V，内阻约20kΩ）
B．电压表（量程0~15V，内阻约100kΩ）
C．电流表（量程0~50mA，内阻约40Ω）
D．电流表（量程0~0.6A，内阻约2Ω）
E．滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，允许最大电流2A）
F．电源（电动势6V，内阻不计）
G．开关，导线
（1）该同学做实验时，电压表选用的是，电流表选用的是（填选项字母）。
（2）图甲中的实物连线已经连了部分电路，请按实验要求将实物图中的连线补充完整。
（3）根据表中数据，请在图乙中的坐标纸中画出该二极管的I–U图线。
（4）若此发光二极管的最佳工作电流为15mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=
的电阻，才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）。
【答案】
（1）AC
（2）如图所示
（3）画出的I–U图象如图所示：
（4）53
【解析】
（1）根据实验数据表可知电压最大为2.8V，最大电流为30mA，所以电压表应选择A，电流表应选择C。
（2）通过估算二极管的阻值可知满足
，所以电流表应用外接法，由于电流表从零调，所以变阻器应采用分压式接法，连线图如答案图所示。
3．在描绘一个标有“6.3V0.3A”小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.3V，并便于操作。
已选用的器材有：
学生电源（电动势为9V，内阻约1Ω）；
电流表（量程为0~0.6A，内阻约0.2Ω；量程为0~3A，内阻约0.04Ω）；
电压表（量程为0~3V，内阻约3kΩ；0~15V，内阻约15kΩ）；
开关一个、导线若干。
（1）实验中还需要选择一个滑动变阻器，现有以下两个滑动变阻器，则应选其中的（选填选项前的字母）。
A．滑动变阻器（最大阻值10Ω，最大允许电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1500Ω，最大允许电流0.3A）
（2）实验电路图应选用图中的（选填“甲”或“乙”）。
（3）请根据
（2）中所选的电路图，补充完成图中实物电路的连线。
（4）接通开关，改变滑动变阻器滑动端的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。
某次测量中电流表选择0~0.6A量程，电压表选择0~15V量程，电流表、电压表示数如图所示，可知该状态下小灯泡电阻的测量值
Ω（计算结果保留两位有效数字）。
（5）根据实验数据，画出的小灯泡I–U图线如图所示。
由此可知，当小灯泡两端的电压增加时，小灯泡的电阻值将（选填“变大”或“变小”）。
【答案】
（1）A
（2）乙（3）如图所示（量程选择0~15V同样得分）（4）18（5）变大
（5）在I–U图象中，各个点与坐标原点的连线的斜率表示电阻的倒数，由图可知，随电压增大，各点与坐标原点的连线的斜率减小，所以可知待测电阻的电阻值增大。
4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，利用实验得到了8组数据，在图（a）所示的I–U坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。
（1）根据图线的坐标数值，请在图（b）中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路。
（2）根据图（a），可判断出图（c）中正确的关系图是______（图中P为小灯泡功率）。
（3）将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电压恒为8V的电源上，如图（d）所示，则电流表的示数为__________A，每个小灯泡的功率为__________W。
【答案】
（1）
（2）D（3）0.60.6
【解析】
（1）因描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，电流从零调到最大值，滑动变阻器应用分压式，故电路图如图所示。
5．（2017·高三电学实验）要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到3V，并便于操作。
已选用的器材有：
直流电源（电压为4V）；
电流表（量程为0~0.6A，内阻约0.5Ω）；
电压表（量程为0~3V，内阻约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10Ω，额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.3A）
（2）如图所示图为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接（用黑色水笔画线表示对应的导线）。
（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。
由曲线可知小灯泡的电阻随电压增大而（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（4）如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图所示，请结合图线算出此时小灯泡的电阻是Ω（保留两位有效数字）。
（5）根据实验得到的小灯泡伏安特性曲线，下列分析正确的是。
A．测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电压表内阻引起
B．测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电流表内阻引起
C．测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电压表内阻引起
D．测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电流表内阻引起
【答案】
（1）A
（2）如图所示（3）增大（4）12（5）C
（1）滑动变阻器要用分压电路，故应选择阻值较小的A。
（2）实物连线如图：
（3）根据
，由曲线可知小灯泡的电阻随电压增大而增大；
（4）由图可知，电压表读数U=2.30V，则读出I=0.195A，则
；
（5）因为电压表的分流作用，使得测得的电流偏大，故测得的小灯泡正常发光的功率偏大，故选C。
6．（2017·四川省成都市高三第一次诊断性检测）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除小灯泡L“3.8V、0.3A”外，可供选择的实验仪器如下：
A．电压表V：
量程0~3V，内阻约6kΩ
B．电流表A1：
量程0~4mA，内阻100Ω
C．电流表A2：
量程0~300mA，内阻约5Ω
D．滑动变阻器R1：
最大阻值10Ω，额定电流l.0A
E．滑动变阻器R2：
最大阻值5Ω，额定电流0.5A
F．定值电阻R3：
阻值2kΩ
G．定值电阻R4：
阻值900Ω
H．直流电源E：
电动势约6V，内阻约0.5Ω
I．开关S一个，导线若干
（1）先将表（填元件前的序号字母）与电阻（填元件前的序号宁母）（填“串联”或“并联”），将其改为量程4V的电压表。
（2）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（填元件前的序号字母）；电流表应选（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。
【答案】
（1）BG串联
（2）见解析（3）DC（4）BD
【解析】
（1）小灯泡的额定电压是3.8V，需要改装一个量程较大的电压表。
B表内阻已知，串联一个电阻
，可改装成一个量程为4V的电压表，所以要与G串联。
（2）描绘小灯泡的伏安特性曲线要求电压从零开始变化，所以要用分压电路。
小灯泡内阻约为
，较接近电流表A2的内阻约5Ω，所以用电流表外接法。
电路图如下图：
7．（2017·四川省凉山州高中毕业班第三次诊断性检测）某实验小组要探究一小灯泡的伏安特性曲线，并研究小灯泡在不同电压下的实际功率，实验电路如图甲所示：
（1）实验闭合电键前，滑动变阻器的划片
应在_____端（填“a”或“b”）；
（2）实验中闭合开关，把滑动片
向一端移动过程中，发现电流表与电压表均有明显读数且读数几乎不变，则电路中出现故障的元件可能是______（填“A”或“B”）；
A．小灯泡B．滑动变阻器
（3）该小组根据实验数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，可判定在图乙中小灯泡的功率
与加在两端电压的平方U2的图象正确的是_______（选填“1”、“2”、“3”）；
（4）某同学将两个完全相同的这种小灯泡并联接在电源两端，已知电源的电动势E=3V、内阻r=2Ω，则此时每个小灯泡的实际功率为_________（结果保留两位有效数字）。
【答案】
（1）a
（2）B（3）3（4）0.44（0.42~0.46均得分）
【解析】
（1）此电路是分压电路，滑动变阻器的aP部分与小灯泡并联，开始时应使小灯泡两端电压最小，故滑片应置于a端；
（2）电流表与电压表均有明显读数，说明灯泡所在电路正常，滑动中示数几乎不变，说明滑动变阻器没有起到应有的作用，故可能存在故障的的滑动变阻器，故填B；
（3）由
，随着小灯泡两端电压的增大，灯丝温度升高，电阻增大，P随U2的变化变缓，即图线为3；
（4）灯泡两端的电压为
，流过每个灯泡的电流为
，则
，得
，画出电源的U–I图线如图，交点坐标U=220V，I=0.20A，所以小灯泡消耗的电功率为：
P=UI=0.44W。
8．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）
B．直流电流表（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）
C．直流电流表（量程0~600mA，内阻约为5Ω）
D．直流电压表（量程0~15V，内阻约为15kΩ）
E．直流电压表（量程0~5V，内阻约为10kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）
G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。
（1）实验中电流表应选用，电压表应选用，滑动变阻器应选用（均用序号字母表示）。
（2）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图1所示。
现把实验中使用的小灯泡接到如图2所示的电路中，其中电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，定值电阻R=9Ω，此时灯泡的实际功率为W。
（结果保留两位有效数字）
【答案】
（1）CEF
（2）0.80
【解析】
（1）小灯泡额定电流为：
，则电流表选C；小灯泡额定电压是5V，则电压表选E；描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，为方便实验操作，滑动变阻器应选F。
（2）把定值电阻与电源整体看作等效电源，在图甲所示坐标系内作出电源的U–I图象如图所示：
由图示图象可知，小灯泡两端电压
，小灯泡电流
，小灯泡实际功率
。
9．（2017·云南省玉溪一中高二下学期第一次月考）为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室可供选择的器材如下：
A．待测小灯泡（6V 500mA）
B．电流表A（0~0.6A 内阻约0.5Ω）
C．电压表V（0~3V 内阻5kΩ）
D．滑动变阻器R1（0~1kΩ 100mA）
E．滑动变阻器R2（0~5Ω 1.5A）
F．电阻箱R3（0~9999.9Ω）
G．直流电源E（约6V，内阻不计）
H．开关S，导线若干
（1）因电压表量程不够，为将其量程扩大为6V，现需要用一电阻箱与之串联进行改装，则电阻箱的阻值应调为________Ω。
（2）图中画出了实验的部分电路，请你补全电路图；滑动变阻器应选用________（填“R1”或“R2”）。
（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于____（填“a”或“b”）端。
（4）测量出多组数据，以灯泡两端的电压U为横轴，电流表的示数I为纵轴，描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图所示。
由此可以看出，小灯泡的电阻随温度的升高而________。
若电压表V的实际阻值小于5kΩ，则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的________（填“上方”或“下方”）。
【答案】
（1）5000
（2）
R2
（3）a（4）增大下方
【解析】
（1）因电压表的量程为3V，内阻5000Ω，则改装成量程为6V的电压表需串联的电阻也为5000Ω；
（4）由小灯泡的伏安特性曲线可以看出，小灯泡的电阻随电流的增大而增大，即电阻随温度的升高而增大。
若电压表V的实际阻值小于5kΩ，则所测的电压值偏小，小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的下方。
10．某物理实验小组用下列器材进行实验描绘一种特殊元件的伏安特性曲线，所测数据记录在表格中，器材如下：
A．待测元件Rx
B．电流表A（0~50mA，内阻约为200Ω）
C．电压表V1（0~3V，内阻约为10kΩ）
D．电压表V2（0~6V，内阻约为15kΩ）
E．滑动变阻器R1（0~20Ω，2A）
F．滑动变阻器R2（0~200Ω，0.2A）
G．学生电源（直流4V）
H．开关及导线
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
3.0
I/mA
0
0.9
2.2
4.2
6.7
11.9
19.0
23.8
30.0
37.1
（1）为了调节方便，尽可能准确地测量，电压表应选__________，滑动变阻器应选__________。
（填器材序号）
（2）在图甲所示虚线框内画出实验电路图。
图甲图乙
（3）在图乙所示坐标纸上用描点法画出元件的伏安特性（I–U）曲线。
（4）若该元件的最佳工作电压为2.8V，现用电动势为4V，内阻r=1Ω的电源为其供电，则要在电路中串联一个阻值为R=________Ω的电阻，才能使其处于最佳工作状态。
【答案】
（1）CE
（2）实验电路图如图甲所示（3）元件的伏安特性（I–U）曲线如图乙所示
（4）39
（3）将表格中的数据先在图中描点，然后用平滑的曲线连接如答案图所示。
（4）该元件的最佳工作电压为2.8V，设需要串联一个电阻值为R的电阻，则由闭合电路的欧姆定律：
，代入数据得：
R=39Ω。
11．（2017·重庆市巴蜀中学高三月考）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。
现有如下器材：
直流电源（电动势3.0V，内阻不计）
电流表A1（量程3A，内阻约0.1Ω）
电流表A2（量程600mA，内阻约5Ω）
电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）
电压表V2（量程15V，内阻约200kΩ）
滑动变阻器R1（阻值0~10Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R2（阻值0~1kΩ，额定电流300mA）
（1）在该实验中，电流表应选择（填“A1”或“A2”），电压表应选择（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选择（填“R1”或“R2”）。
（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在乙图方框中完成实验的电路图。
（3）该同学连接电路后检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好。
但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为。
（4）下图是学习小组在实验中根据测出的数据，在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线。
若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=W（保留两位有效数字）。
（若需作图，可直接画在图中）
【答案】
（1）A2V1R1
（2）见解析图（3）h（4）0.37（0.35~0.38）
【解析】
（1）由P=UI可知，I=P/U=500mA，为了安全和准确，电流表应选择A2，灯泡的额定电压为3V，直流电压表选择3V量程的误差较小，即选V1。
因本实验中应采用分压接法，故滑动变阻器应选R1。
（2）分压式+外接法，电路图如图甲所示。
图甲图乙
（3）由题意可知，电路中有电流但不能调零，且灯泡亮度发生变化，说明滑动变阻器接成了限流接法，故说明h导线发生了断路。
（4）定值电阻与电源组成等效电源，在灯泡I–U图象坐标系内作出等效电源的I–U图象如图乙所示：
由图示图象可知，灯泡两端电压为1.24V，通过灯泡的电流为0.3A，灯泡实际功率P=UI=1.24×0.3W=0.37W。
【名师点睛】描绘小灯泡的伏安持性曲线实验中要注意实验中的原理及接法；要求学生熟练应用分压接法；并能正确应用图象分析实际问题。
12．（2017·四川省资阳市高三模拟）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小灯泡，导线和开关外，还有：
A．直流电源（电动势约为5V，内阻不计）
B．直流电流表（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）
C．直流电流表（量程0~600mA，内阻约为5Ω）
D．直流电压表（量程0~15V，内阻约为15Ω）
E．直流电压表（量程0~5V，内阻约为10kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，允许通过的最大电流为2A）
G．滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。
（1）实验中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______。
（均用序号字母表示）
（2）请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路图。
（3）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。
现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中，其中电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，定值电阻R=9Ω，此时灯泡的实际功率为_______W（结果保留2位有效数字）。
【答案】
（1）CEF
（2）如图中实线所示
（3）0.81~0.87
【解析】
（1）使用电压表、电流表时，要求指针要超过满刻度的一半以上，此小灯泡的额定电压为5V，额定电流为0.5A，使用电压表、电流表分别选C、E；由于小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，所以控制电路应采用分压电路，滑动变压器用F操作比较方便，故选F。
（2）如图中实线所示
（3）把定值电阻R看作电源的内阻，在小灯泡的伏安特性曲线的坐标系里做出电源的路端电压与干路电流的关系图线，可得与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为（2.2，0.36），此时灯泡的实际功率为P=UI=0.84W。
13．（2017·新课标全国Ⅰ卷）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3.8V，额定电流0.32A）；电压表V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表A（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8V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4V，内阻1.00Ω）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）如图所示
（2）增大增大（3）0.391.17
【解析】
（1）要求能够实现在0~3.8V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，如答案图所示；
（2）由I–U图象知，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；
图甲图乙
【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。
小灯泡阻值为小电阻——外接法，电压从0开始测量——分压式接法。
然后由伏安特性曲线分析阻值的变化，注意纵轴是电流。
第（3）问求小灯泡消耗的实际功率较难，因小灯泡的阻值随电流的变化而变化，通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。
14．（2016·天津卷）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图象应是下图中的______。
【答案】
（1）电路如图所示
（2）B
【解析】
（1）用电压表V1和R5串联，可改装成量程为
的电压表；用电流表A1与R4并联可改装为量程为
的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法；为使曲线完整，滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的R1，电路图见答案。
（2）小灯泡灯丝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。
15．（2015·浙江卷）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。
图1图2
（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①②③④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。
所示读数为：
①_
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