1. 测量小灯泡伏安特性曲线

描绘小灯泡伏安特性曲线

1. 为探究小灯泡的电功率P 和电压U 的关系，小明测量小灯泡的电压U 和电流I ，利用P=UI得到电功率。 实验所使用的小灯泡规格为“3.0V ，8W ”，电源为12V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω。

（1）准备使用的实物电路如题10-1图所示。 请将滑动变阻器接入电路的正确位置。 （用笔画线代替导线）

（2）现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R 1 应选_______Ω的定值电阻。

（3）测量结束后，应先断开开关，拆除_______两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。

（4）小明处理数据后将P 、U 描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如题10-2图所示。 请指出图象中不恰当的地方。

答案：(1)(见右图) (2)10(3)电池

(4)图线不应画为直线; 横坐标的标度不恰当.

解析：探究小灯泡的电功率P 和电压U 的关系，小灯泡的电压从零开始逐渐增大，应该设计成分压电路。电路中的电阻R 1为保护电阻，应选10Ω的定值电阻。测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，P 随U 变化关系不是直线，应该把横坐标的标度取的大一些，图线为向下弯曲的，图线不应画为直线。

2. 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3k Ω): 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

2

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50Ω的电源两端，小

灯泡消耗的功率是W 。 答案：①A ②B ③0.1

解析：①实验中所用的滑动变阻器应该便于调节，选择最大阻值小的A 。 ②根据题述灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V ，并便于操作，实验电路应为分压电路，电流表外接，实验的电路图应选用图B 。

③由闭合电路欧姆定律，E=U+Ir，代入数据变化得：I=0.3-0.2U。在小灯泡的伏安特性曲线上画出电源的伏安特性曲线I=0.3-0.2U，如图。二线的交点为电路工作点，交点的纵坐标和横坐标的乘积等于小灯泡消耗的功率是P=UI=1.0×0.1W=0.1W。

3. 某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻R x 的阻值。 （1）现有电源（4V ，内阻可不计），滑动变阻器（0~50Ω，额定电流2A ），开关和导线若干，以及下列电表：

A. 电流表(0~3A，内阻约0.025Ω) B. 电流表(0~0.6A，内阻约0.125Ω) C. 电压表(0~3V，内阻约3k Ω) D. 电压表(0~15V，内阻约15k Ω)

为减小测量误差，在实验中，电流表应选用，电压表应选用 _(选填器材前的字母) ；实验电路应采用图1中的（选填“甲”或“乙”）

（2）图2是测最Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线. 请请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线.

（3）接通开关，改变滑动变阻器画片P 的位置，并记录对应的电流表示数I 、电压表示数U 。某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值R X =U/I=Ω(保留两位有效数字) 。

（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是; 若在（1）问中选用乙电路残生误差的主要原因是。（选填选项前的字母）

A. 电流表测量值小于流经R X 的电流值 B. 电流表测量值大于流经R X 的电流值 C. 电压表测量值小于R X 两端的电压值 D. 电压表测量值大于R X 两端的电压值

（5）再不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P 从一端滑向另一端，随滑片P 移动距离x 的增加，被测电阻R X 两端的电压U 也随之增加，下列反映U-x 关系的示意图中正确的是。

答案：（1）C B 甲

（2）补充完成的实物间的连线如图。（3）5.2 （4）B D（5）C

解析：选择量程0~3V的电压表C ，量程0~0.6A的电流表B ，由于待测电阻R x 的阻值较小，采用电流表外接的图甲。电流表示数I=0.50A，电压表示数U=2.60V，电阻的测量值R X =U/I=5.2Ω. 若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是电压表分流，电流表测量值大于流经R x 的电流值; 若在（1）问中选用乙电路残生误差的主要原因是电流表分压，电压表测量值大于R x 两端的电压值。设滑动变阻器单位长度电阻为k ，由闭合电路欧姆定律，I=

E E

，U=IR X =R X 。由此可知，当x 增大时，

r +R x +R -kx r +R x +R -kx U 非线性增大，当x 达到最大值时，U 等于一个定值，所以反映U-x 关系的

示意图中正确的是C 。

4. 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。

答案：（1）使滑片

移到变阻器最左端；逐渐增大电压直到灯泡额定电压，分别读出多组相应电流表和电压表的值并记入表格。(2)电路图如图

5. 右图为一电学实验的实物连线图． 该实验可用来测量待测电阻R x 的阻值(约500Ω)． 图中两具电压表量程相同， 内阻都很大． 实验步骤如下：

①调节电阻箱， 使它的阻值R 0与待测电阻的阻值接近； 将滑动变阻器的滑动头调到最右端． ②合上开关S ．

③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动， 使两个电压表指针都有明显偏转． ④记下两个电压表○V1和○V2的读数U 1和U 2

⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置， 记下○V1和○V2的多组读数U 1和U 2 ⑥求R x 的平均值． 回答下面问题:

（Ⅰ）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为，其余器材用通用的符号表示。

（Ⅱ）不计电压表内阻的影响，用U 1、U 2和R 0表示R x 的公式为R x =___________

（Ⅲ）考虑电压表内阻的影响， 用U 1、U 2、R 0、V1的内阻r 1、V2的内阻r 2表示R x 的公式为R x =__________________ ○○

答案：（1）4.592～4.594；

（2）I 电路如图：. II

，

滑动变阻器的符号为

R x =

U 2

R 0 U 1

III. R x =

U 2R 0r 1r 2

U 1r 2(R 0+r 1) -U 2R 0r 1

解析：（1）螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm ，可动刻度部分读数为0.093mm, 所以所测铜丝直径为4.593mm 。 （2）不计电压表内阻，根据串联分压原理，有：

U 1R 0U

=⇒R x =2R 0 U 2R x U 1

（3）可考电压表内阻影响，则R ０与R ｖ１的并联电阻与R ｘ与Ｒｖ２的并联电阻串联分压，即：

U 1(

U 2R 0r 1r 21111

+) =U 2(+) 解得：R x =

R 0r 1R x r 2U 1r 2(R 0+r 1) -U 2R 0r 1

6. 某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。

①所得实验数据如下图，请在给出的直角坐标系上(见答题卡) 画出U -I 的图像。

②根据所画U -I 的图像，可求得电流I =0.20A 时电源的输出功率为________W 。（保留两位有效数）

③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是。（R x 阻值未知）

答案：（2）①如图所示

②0.37（或0.36） ③bc 。 解析：（2）重点考察了考生处理实验数据的能力和对实验方案进行反思、评价和完善的意识和能力，对考生发现问题、提出问题和解决问题等探究能力提出了较高的要求，符合新时代对考生批判性思维和创新精神的要求。这对师生在教学和学习中积极发现问题、敢于挑战权威起到了很好的引导作用。

总之，两个实验题在渗透“从生活走进物理”理念的同时，还特别注重实验探究能力和创新精神的考查，试题素材源于教材，但命题立意高远，不拘泥于教材，是对教材原有实验的改进和创新。