備戰(zhàn)2023年高考物理實(shí)驗(yàn)專題突破

實(shí)驗(yàn)09描繪小電珠的伏安特性曲線

咨思維突破

8掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法__________________________

，底跖麗②掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)形

---------J~[③會(huì)用伏安法測(cè)電阻，并能測(cè)定金屬的電阻率

根據(jù)電阻定律公式知道只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度L和它的直徑4,計(jì)算出導(dǎo)線

，陵跖甌的橫截面積S,并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R,即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率

_被測(cè)金屬導(dǎo)線，直流電源(4V),電流表(0-0.6A),電壓表(O~3V),滑動(dòng)變阻器

一實(shí)驗(yàn)器材卜-(50Q),開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺施測(cè)微器，毫米刻度尺

①用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，

求出其平均值d

②接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路

③用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)

測(cè)量三次,求出平均值/

_____[（鈕頭哈班少舞J1__

④把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置

⑤改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示

數(shù)1和U的值,記錄在表格內(nèi)

⑥拆除實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材

夕原型突破

一、基本原理與操作

原理電路圖操作要領(lǐng)

(1)連接電路：用導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)物連線

(2)測(cè)量與記錄：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位

置，測(cè)出12組左右不同的電壓值。和電

流值/，填入自己設(shè)計(jì)的表格中

(3)畫圖象：畫/—U圖線

二、數(shù)據(jù)處理

(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以/為縱軸，建立坐標(biāo)系。

(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。

(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小電珠的伏安特性曲線。

三、注意事項(xiàng)

1.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表

外接法。

2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接

3.保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的。端。加在

小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓。

四、誤差分析

1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，

由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值。

2.測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差。

3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差。

【例1】(2022?廣東惠州?二模)在用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻(約為10Q),并描繪出該金

屬絲伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：

A.量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為0.5Q的電流表；

B.量程為0~3A,內(nèi)阻約為0.1Q的電流表；

C.量程為0~3V,內(nèi)阻約為6kQ的電壓表；

D.量程為0~15V,內(nèi)阻約為30kQ的電壓表；

E.阻值為0~lkQ,額定電流約為0.5A的滑動(dòng)變阻器；

F.阻值為0~10Q,額定電流約為2A的滑動(dòng)變阻器；

G.蓄電池電壓5V；

H.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。

（1）為了盡可能提高測(cè)量精度，且要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流表應(yīng)選用;電壓表

應(yīng)選用；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用o（只填字母代號(hào)）

（2）在答題卡的方框內(nèi)畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖。

[例2]（2022?江蘇連云港?二模）小芳同學(xué)想利用實(shí)驗(yàn)室的器材描繪出某電風(fēng)扇的伏安特性

曲線。她通過說明書得到電風(fēng)扇的額定電壓為5.0V,額定功率約為2.5W。器材有：

電源E：電動(dòng)勢(shì)為6QV,內(nèi)阻忽略不計(jì)

電流表Ai：量程0.6A,內(nèi)阻約為10Q

電流表A2：量程100mA,內(nèi)阻為廠2=4Q

定值電阻R/=10Q

定值電阻處=50Q

滑動(dòng)變阻器尺3：最大阻值10Q,最大電流0.5A

滑動(dòng)變阻器處：最大阻值3Q,最大電流3A

滑動(dòng)變阻器尺5：最大阻值100Q,最大電流3A

開關(guān)、導(dǎo)線等。

（1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用（選填"七"2/'或"R」）；為了精確測(cè)量數(shù)據(jù)，選用定值電阻

（選填加"或,將電流表Az改裝成電壓表使用。

（2）請(qǐng)根據(jù)選用的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，將最優(yōu)電路設(shè)計(jì)圖畫在圖甲虛線方框內(nèi)，電風(fēng)

扇符號(hào)用M表示，需在圖中標(biāo)上所用元件對(duì)應(yīng)的符號(hào)o

（3）小芳在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小電風(fēng)扇在電流較小時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。她多次測(cè)量描繪出上一刀圖像

如圖乙所示，其中//為電流表Ai的讀數(shù)，刀為電流表A2的讀數(shù)。當(dāng)//為0.10A,/2為10mA

時(shí)，小電風(fēng)扇的電阻為O（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（4）從小芳描繪的/2—圖像可以看出，隨著力的不斷增大，//先增大到某值時(shí)突然減小,

造成這種現(xiàn)象的原因是

創(chuàng)新突破

以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體

[例1]（2022?安徽馬鞍山?三模）某同學(xué)進(jìn)行"描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)：要求測(cè)量

數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整。己選用的器材有：

待測(cè)小燈泡（額定電壓為2.5V,額定功率為L(zhǎng)5W）；

電源（電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻約1Q）;

電流表（量程為0~0.6人，內(nèi)阻約5Q）；

電壓表（量程為0~3V,內(nèi)阻為3kQ）；

開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。

（1）實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選o（填寫器材前面的序號(hào)）

A.滑動(dòng)變阻器（最大阻值5Q,額定電流2A）

B.滑動(dòng)變阻器（最大阻值100Q,額定電流2A）

（2）描繪出小燈泡的/U特性曲線如圖中實(shí)線所示，則可知該燈泡電阻隨電壓升高而

（填"增大""減小"或"不變"）；已知圖中虛線為該燈泡兩端電壓為1.5V時(shí)/。特性曲線的切線,

（保留兩位有效數(shù)字）。

（3）若將兩只完全相同的該燈泡串聯(lián)后與一電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻為2Q的電源串聯(lián)成閉合回

路，則每只燈泡的實(shí)際功率為.W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

【例2】（2022?湖南師大附中二模）表格中所列數(shù)據(jù)是測(cè)量小燈泡/關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):

U/V00.20.51.01.52.02.53.0

I/A00.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215

甲

（1）分析上表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是圖中的.（填"甲"或"乙"）;

（2）在圖中的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的。-/曲線;

UN

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

00.050.100.150.20Z/A

（3）有人推論：如果燈泡兩端的電壓增大到3.5V,那么燈泡中通過的電流一定小于0.251A,

你認(rèn)為他的推論是否正確,,為什么？

（4）如圖丙所示，用一個(gè)定值電阻R和兩個(gè)上述小燈泡組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻不計(jì)、

電動(dòng)勢(shì)為3V的電源上。已知流過電阻R的電流是流過燈泡b電流的兩倍，則流過燈泡b的

電流約為Ao

真題突破

1.（2021?全國(guó)?高考真題）某同學(xué)用圖（°）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有:

小燈泡（額定電壓2.5V,額定電流0.3A）

電壓表（量程300mV,內(nèi)阻300Q）

電流表（量程300mA,內(nèi)阻0.27Q）

定值電阻凡

滑動(dòng)變阻器處（阻值020Q）

電阻箱出（最大阻值9999.9Q）

電源￡（電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì)）

開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

完成下列填空：

（1）有3個(gè)阻值分別為10Q、20Q、30Q的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在

0~300mA的S曲線，&應(yīng)選取阻值為Q的定值電阻；

（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的（填""'或7"）端；

（3）在流過電流表的電流較小時(shí)，將電阻箱心的阻值置零，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,

讀取電壓表和電流表的示數(shù)U、I,結(jié)果如圖（6）所示。當(dāng)流過電流表的電流為10mA時(shí),

小燈泡的電阻為Q（保留［位有效數(shù)字）；

（4）為使得電壓表滿量程時(shí)對(duì)應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3V,該同學(xué)經(jīng)計(jì)算知，應(yīng)將處的

阻值調(diào)整為Q。然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R/,測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示：

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0

//mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0

（5）由圖（6）和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻（填"增

大""減小"或"不變"）；

（6）該同學(xué)觀測(cè)到小燈泡剛開始發(fā)光時(shí)流過電流表的電流為160mA,可得此時(shí)小燈泡電功

率尸產(chǎn)W（保留2位有效數(shù)字）；當(dāng)流過電流表的電流為300mA時(shí)，小燈泡的電功率

為尸?，則［=（保留至整數(shù)）。

2.（2021?河北?高考真題）某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有；小燈泡（6.3V,

0.15A）,直流電源（9V）,滑動(dòng)變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關(guān)和導(dǎo)線若干，

設(shè)計(jì)的電路如圖1所示。

圖1圖2

（1）根據(jù)圖1,完成圖2中的實(shí)物連線；

（2）按照?qǐng)D1連線后，閉合開關(guān)，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可

能是（單項(xiàng)選擇，填正確答案標(biāo)號(hào)）；

A.電流表短路

B.滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良

C.滑動(dòng)變阻器滑片的初始位置在6端

（3）更換小燈泡后，該同學(xué)正確完成了實(shí)驗(yàn)操作，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，得到圖像，

其中一部分如圖3所示，根據(jù)圖像計(jì)算出產(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下小燈泡的電阻為Q（保留

三位有效數(shù)字）。

b

【答案】C27.0

【解析】（1）3.（2020?江蘇?高考真題）某同學(xué)描繪一種電子元件的/-。關(guān)系圖象，采用的

實(shí)驗(yàn)電路圖如題圖1所示，V為電壓表,

mA為電流表，E為電源（電動(dòng)勢(shì)約6V）,R為滑動(dòng)變阻器（最大阻值20。），凡為定值電

阻，S為開關(guān)。

電壓表

⑴請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,將題圖2所示的實(shí)物電路連接完整

（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄電壓表和電流表的示數(shù)如下表:

電壓U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750

電流77mA0.000.100.250.601.704.307.50

請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出該元件的/-U圖線

⑶根據(jù)作出的/-。圖線可知，該元件是（選填"線性"或"非線性"）元件。

⑷在上述測(cè)量中，如果用導(dǎo)線代替電路中的定值電阻會(huì)導(dǎo)致的兩個(gè)后果是

A.電壓和電流的測(cè)量誤差增大

B.可能因電流過大燒壞待測(cè)元件

C.滑動(dòng)變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍變小

D.待測(cè)元件兩端電壓的可調(diào)節(jié)范圍變小

4.（2020?全國(guó)?高考真題）某同學(xué)要研究一小燈泡L（3.6V,0.30A）的伏安特性。所用器材

有：電流表Ai（量程200mA,內(nèi)阻耳/=10.00）,電流表A2（量程500mA,內(nèi)阻&?=L0Q）、

定值電阻&（阻值&=10.0Q）、滑動(dòng)變阻器五/（最大阻值10Q）、電源￡（電動(dòng)勢(shì)4.5V,內(nèi)

阻很小）、開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖（a）所示。

（1）根據(jù)圖（a）,在圖（b）的實(shí)物圖中畫出連線。

（2）若/八7?分別為流過電流表Ai和A2的電流，利用//、&、和尺o寫出：小燈泡兩端

的電壓U=,流過小燈泡的電流/=o為保證小燈泡的安全，//不能超過

______mAo

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動(dòng)變阻器

滑片位置并讀取相應(yīng)的h和/2O所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下表中給出。

///mA325585125144173

/2/mA171229299379424470

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算得，當(dāng)//=173mA時(shí)，燈絲電阻尺=Q（保留1位小數(shù)）。

（4）如果用另一個(gè)電阻替代定值電阻尺°,其他不變，為了能夠測(cè)量完整的伏安特性曲線，

所用電阻的阻值不能小于Q（保留1位小數(shù)）。

5.（2020?浙江?高考真題）（1）小明同學(xué)用多用電表測(cè)量一未知電阻器的阻值。經(jīng)過規(guī)范操

作后，所選歐姆擋倍率及指針位置分別如圖甲、乙所示，則此電阻器的阻值為Q

（2）在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中：

①如圖丙所示，已經(jīng)連接了一部分電路，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上對(duì)應(yīng)位置將電路連接完整____=

②合上開關(guān)后，測(cè)出9組/、。值，在/-。坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，如圖丁所示。請(qǐng)?jiān)诖?/p>

題紙對(duì)應(yīng)位置的圖中畫出此小燈泡的伏安特性曲線o

③與圖丁中P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡燈絲阻值最接近。

A.16.7QB.12.40C.6.2Q

QXlkXlp0><10xi

OFF—一.5

250-10

5000Q/VY

2.125000Q/V

mA

eo

I//I\VJ

2.51050250500Y

圖甲圖乙

|77A

■模擬突破

1.（2022?安徽?合肥一中高三開學(xué)考試）某同學(xué)欲測(cè)量一小燈泡2V,1.2W完整的伏安特性

曲線：

（1）請(qǐng)?jiān)趫D1中，以筆畫代替導(dǎo)線，完成電路圖的連接。

（2）在正確完成一系列操作后得到了如圖2所示的小燈泡伏安特性曲線，圖中虛線為過點(diǎn)

P（1.50,0.54）圖線的切線，由圖線可知該小燈泡電阻隨其兩端電壓的升高而（填

"增大"、"減小"或"不變"）；當(dāng)燈泡兩端電壓為U=L50V時(shí)，其電阻為Q（保

留2位小數(shù)）。

（3）若將該小燈泡用導(dǎo)線直接與一節(jié)電動(dòng)勢(shì)E=L5V,內(nèi)阻r=1.0Q的干電池相連構(gòu)成閉合

電路，則小燈泡的實(shí)際功率尸=W（保留2位小數(shù)）。

2.（2022?江蘇省海頭高級(jí)中學(xué)二模）實(shí)驗(yàn)室提供器材如下：電池組（電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻

r=lQ）;電流表A1（量程0~500mA,內(nèi)阻約0.5。）；電流表A2（量程0~3mA,內(nèi)阻未

知）；電阻箱R（阻值0~99990）；滑動(dòng)變阻器R（阻值0~100）；開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。

為研究一只額定電壓2.5V、額定電流0.4A的小燈泡的伏安特性，某同學(xué)利用上述器材進(jìn)行

了以下實(shí)驗(yàn)：

（1）設(shè)計(jì)圖（a）所示電路測(cè)定電流表A2的內(nèi)阻。具體操作為：閉合開關(guān)S,由大到小改

變電阻箱的接入電阻R,當(dāng)尺=1479.0。時(shí)，電流表A2的指針位置如圖（b）所示。則A?表

圖(d)

（2）將A2表改裝為量程0?3V的電壓表。具體操作為將電阻箱與A2表串聯(lián)，調(diào)節(jié)電阻箱

使串入電阻值為Qo

（3）設(shè)計(jì)圖（c）所示電路研究小燈泡的伏安特性，具體操作為：利用測(cè)得的多組數(shù)據(jù)，在

圖（d）所示小燈泡的A-4坐標(biāo)圖中確定出多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置。（圖中橫軸人為A1表的示數(shù)

值，可直接反映通過小燈泡的電流，縱軸4為A2表的示數(shù)值，可間接反映小燈泡兩端的電

壓）。

①請(qǐng)?jiān)趫D（d）中作出小燈泡的八-4圖線；

②由圖可知，當(dāng)通過小燈泡的電流為200mA時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率為；（取2位

有效數(shù)字）

③若將小燈泡直接接在一個(gè)電動(dòng)勢(shì)E'=2.8V、內(nèi)阻/*'=20的舊電池組兩端，小燈泡的實(shí)際

功率為W?（取2位有效數(shù)字）

3.（2022?山西呂梁■二模）某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過程中，用伏安法研究一小

燈泡（4V,0.45W）的伏安特性，要求多次測(cè)量盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，備有下列器材：

A.直流電源（6V,內(nèi)阻不計(jì)）

B.電流表Ai（量程0~3A,內(nèi)阻等于0.5Q）

C.電流表A2（量程0~60mA,內(nèi)阻等于25Q）

D.電壓表Vi（量程0~15V,內(nèi)阻等于15kQ）

E.電壓表V2（量程0~3V,內(nèi)阻等于3kQ）

F.滑動(dòng)變阻器R/（0~20Q,5A）

G.滑動(dòng)變阻器處（0~200Q,1A）

H.定值電阻入（阻值25Q）

I.定值電阻&（阻值lkQ）

J.開關(guān)與導(dǎo)線若干

（1）實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選，電流表應(yīng)選,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選（均填寫器

材前面的序號(hào)）；

（2）請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖______；

（3）該小組通過實(shí)驗(yàn)描出了電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)的關(guān)系如圖甲所示;

（4）該小組將實(shí)驗(yàn)用小燈泡、阻值為50Q的定值電阻和內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為4V的電源連成

圖乙電路，此時(shí)小燈泡的功率為W（保留2位有效數(shù)字）。

4.（2022?天津?耀華中學(xué)二模）電阻R的電阻值在3kQ~5kQ間，現(xiàn)要測(cè)量其