第十一章 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线(练习题)(解析版)

第十一章电路及其应用
实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、单选题：
1.为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关S，通过移动滑动变阻器R的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光．由电流表和电压表得到的多组读数，描绘出的U－I 图象应是图中的()
答案C
解析由小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大知图C正确．
2.以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是()
A．这四个图象都是伏安特性曲线
B．这四种电学元件都是线性元件
C．①①是线性元件，①①是非线性元件
D．这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻
【解析】伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴的，所以A错误．线性元件并不只是说I－U图象是直线，而必须是过原点的直线，所以①①是线性元件，①①是非线性元件，B错误，C正确．在U－I图象中，过原点的直线的斜率才是导体的电阻．
【答案】C
3．某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U图象如图甲、乙、丙所示，则下列判断正确的是()
甲乙丙
A．只有乙正确
B．甲、丙图曲线肯定是误差太大
C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定是不可能的
D．甲、乙、丙三图象都可能正确，并不一定有较大的误差
【解析】本题的伏安特性曲线是I－U图象，图象中某点与原点连线的斜率的倒数表示导体在该状态下的电阻，图甲反映元件的电阻随电压的升高而减小，是非线性元件；图乙反映元件的电阻不随电压的变化而变化，是线性元件；图丙反映元件的电阻随电压的升高而增大，说明元件类似于小灯泡，综上所述，三种图象都有可能，故D对．
【答案】D
4.用伏安法测电阻R，按图中甲图测得的结果为R1，按乙图测得为R2，若电阻的真实值为R，则()
甲乙
A．R1＞R＞R2B．R1＜R＜R2
C．R＞R1，R＞R2D．R1＝R＝R2
【解析】用内接法测电阻有R1＞R，用外接法测电阻有R2＜R，所以R1＞R＞R2，选项A正确．【答案】A
二、多选题
5.如图所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出
()
A．通过电阻的电流与两端电压成正比
B．电阻R＝0.5 Ω
C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1/tan α＝1.0 Ω
D ．在R 两段加上6.0 V 的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C
【解析】 由I －U 图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I 和U 成正比，A 正确；而电阻R ＝U I ＝10
5
Ω＝2 Ω，B 错误；由于纵横坐标的标度不一样，故不能用tan α计算斜率表示电阻的倒数，C 项错误；在R 两端加上6.0 V 电压时I ＝U R ＝6.0
2 A ＝3.0 A ，每秒通过电阻横截面的电荷量q ＝It ＝3.0×1 C ＝3.0 C ，选
项D 正确．
【答案】 AD
6.如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是
( )
图2－3－19
A ．导体的电阻是25 Ω
B ．导体的电阻是0.04 Ω
C ．当导体两端的电压是10 V 时，通过导体的电流是0.4 A
D ．当通过导体的电流是0.1 A 时，导体两端的电压是2.5 V 【解析】 由图象可知，导体的电阻： R ＝U I ＝5
0.2
Ω＝25 Ω，
当电压U 1＝10 V 时，电流I ＝U 1R ＝10
25 A ＝0.4 A ，
当电流I 2＝0.1 A 时，
电压U 2＝I 2R ＝0.1×25 V ＝2.5 V . 【答案】 ACD
7.一个标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图线表示，如图所示，肯定不符合实际的是( )
【解析】 灯泡的电阻受温度的影响，不同电压下温度不同，其电阻也不同，随温度的升高电阻增大，所以本题选A 、B 、D.
【答案】 ABD
8.某导体中的电流随其两端的电压的变化图象如图所示，则下列说法中正确的是( )
A ．加5 V 的电压时，导体的电阻约是5 Ω
B ．加11 V 的电压时，导体的电阻约是1.4 Ω
C ．由图可知，随着电压增大，导体的电阻不断减小
D ．由图可知，随着电压减小，导体的电阻不断减小 【解析】
【答案】 AD
9．(多选)白炽灯接在220 V 电源上能正常发光，将其接在一可调电压的电源上，使电压从0 V 逐渐增大到220 V ，则下列说法正确的是( )
A ．电流将逐渐变大
B ．电流将逐渐变小
C ．每增加1 V 电压而引起的电流变化量是相同的
D ．每增加1 V 电压而引起的电流变化量是减小的
【解析】 随着电压U 的增大，由I ＝U
R 知，电流将逐渐变大，A 选项正确．随着电流、电压的增大，
灯泡的亮度增大，灯丝温度升高．金属的电阻率随温度的升高而增大，所以灯丝的电阻值增大．根据欧姆定律I ＝U R ，在I －U 图象中，由于R 在增大，斜率k ＝1
R 减小．其I －U 图象如右图所示．由图象可知，每增
加1 V 的电压引起的电流变化量是减小的．
【答案】 AD 三、非选择题
10．在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，选择“3 V 0.5 A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：
(1)下列实验器材中应选择________．(填入器材序号) A ．电流表(量程0～0.6 A, 内阻约1 Ω) B ．电流表(量程0～3 A ，内阻约1 Ω)
C．电压表(量程0～15 V，内阻约10 kΩ)
D．电压表(量程0～3 V，内阻约2 kΩ)
E．滑动变阻器(阻值0～100 Ω)
F．滑动变阻器(阻值0～10 Ω)
G．电源E＝6 V
H．开关S，导线若干
(2)在本实验中，滑动变阻器应采用________(填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用________(填“内”或“外”)接法．
(3)在虚线方框中画出实验电路图，并用笔画线代替导线，将图5中的器材连接成可供实验的电路．
答案(1)ADFGH(2)分压外(3)见解析图
解析(1)灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；
(2)“测绘小灯泡的伏安特性曲线”要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；
(3)实验电路图如图甲所示：
根据电路图连接实物电路，实物电路如图乙所示：
11.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室中所用小灯泡的规格为“3 V,1.5 W”， (1)某实验小组连接的实物图如图6甲所示，图中滑动变阻器应选用________(选填“A”或“B”)； A ．滑动变阻器 (10 Ω，1 A) B ．滑动变阻器 (1 kΩ，300 mA)
(2)通过调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的示数如下表所示，当电压表的示数为1.0 V 时，电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数为________ A ；此时小灯泡的电阻约为________ Ω.
(3)根据表中数据，在如图丙所给方格纸中描点并作出该灯泡的伏安特性曲线． (4)图线表明小灯泡灯丝电阻随温度的升高而________． 答案 (1)A (2)0.30 3.3 (3)见解析图 (4)增大
解析 (1)测量小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始调节，所以电路采用分压式接法，为了方便调节，滑动变阻器选择总阻值较小的A.
(2)根据题图乙可知，电流表示数为0.30 A ，R ＝U I ＝1.00.30 Ω≈3.3 Ω.
(3)根据表中数据进行描点做图如下：
(4)图线表明灯丝电阻随温度升高而增大.
12.有一个额定电压为2.8 V ，功率约为0.8 W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I －U 图象，有下列器材供选用：
A ．电压表(0～3 V ，内阻6 kΩ)
B ．电压表(0～15 V ，内阻30 kΩ)
C ．电流表(0～3 A ，内阻0.1 Ω)
D ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.5 Ω)
E ．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F ．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A)
G ．直流电源(电动势4.5 V ，内阻不计)
(1)用如图7甲所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图象可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________ Ω.
(3)若将此灯泡与输出电压恒为6 V 的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________ Ω的电阻．(结果保留3位有效数字) 答案 (1)A D E (2)10 (3)11.4
解析 (1)由题意可知，灯泡的额定电压为2.8 V ，则电压表的量程应大于2.8 V ，故电压表应选3 V 量程，选A ；由P ＝UI 可得，电流I ＝P U ＝0.8
2.8 A≈0.29 A ，故电流表应选D ；由电路图可知，要使电压从零开始调
节，应采用分压式接法，滑动变阻器应选小电阻便于调节，故滑动变阻器选E.
(2)由灯泡的伏安特性曲线图可知，当电压为2.8 V 时，电流为0.28 A ，故电阻：R ＝U I ＝2.8
0.28
Ω＝10 Ω.
(3)要使灯泡串联在6 V的电源上正常发光，则与之串联的电阻分压应为6 V－2.8 V＝3.2 V；
此时电路中电流为0.28 A，故应串联的电阻：R′＝3.2
0.28Ω≈11.4 Ω.
13.一个小灯泡上标有“4 V0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．有下列器材可供选择：
A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．电源(直流6 V)、开关、导线若干
图2
(1)实验时，选用图2中________(填“甲”或“乙”)电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.
(2)实验中所用电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选________．(用字母序号表示)
(3)把图3所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
图3
答案(1)甲描绘灯泡的I－U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E
(3)如图所示
14.(1)图4甲为某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的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．(用笔画线表示对应的导线)
图4
(2)如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图乙所示，U ＝________ V ；请结合图线丙算出此时小灯泡的电阻是________ Ω(结果保留三位有效数字)． 答案 (1)见解析 (2)2.30 11.5
解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由于小灯泡的电阻较小，采用电流表外接法，如图所示：
(2)电压表量程为3 V ，由题图乙所示电压表可知，其分度值为0.1 V ，示数为2.30 V ，由题图丙所图象可知，2.30 V 对应的电流为0.20 A ，此时灯泡电阻为：R ＝U I ＝2.300.20
Ω＝11.5 Ω.
15.做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接．小王的连接如图5甲所示，闭合开关S 前请老师检查，老师指出图中标示的①、①两根连线有一处错误，错误连线是________(填“①”或“①”)；图中标示的①、①和①三根连线有一处错误，错误连线是________(填“①”“①”或“①”)．小王正确连线后，闭合开关S 前，应将滑动变阻器滑片C 移到________处(填“A ”或“B ”)．闭合开关S ，此时电压表读数为________V ．缓慢移动滑片C 至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A.
图5
答案①①A00.32
解析本实验的电路图如下：
应该采用分压式、外接法，所以①、①两根导线有问题．
实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拨到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0 V.题图乙中电流表的读数为0.32 A.
16.在学校实验室中测绘一只“2.5 V,0.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列实验器材：
A．电压表V(量程0～3 V～15 V，内阻很大)
B．电流表A(量程0～0.6 A～3 A，内阻约为1 Ω)
C．变阻器R1(0～10 Ω，0.6 A)
D．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
E．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
F．开关S，导线若干
图6
(1)实验中应选用的滑动变阻器为________________；(填写序号)
(2)在实验时小杰同学采用了如图6甲所示的实物电路，并且准备合上开关开始测量．则具体实验操作前该电路存在错误或需改进的地方有______________；_________________.(请写出两处)
(3)在改正电路需改进之处后，小杰同学进行了实验，电流表示数比小灯泡中实际通过的电流________；(填“偏大” “偏小”或“相等”)
(4)图乙是改进后的实验中得到的I－U图象，若I－U图象中的虚线①或①表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线________(填“①”或“①”)才是其真实的伏安特性曲线．
答案(1)C(2)电流表应外接电流表量程太大滑线变阻器滑片应置于左端(任选两处)(3)偏大(4)①17．如图是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．
图7
图8
(1)根据图7在虚线框中画出实验电路图；
(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8中的①、①、①、①所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．读数为：①________、①________、①________、①__________.两组数据得到的电阻分别为________和________．
答案见解析
解析 (1)由实物连接图可知电路图如图所示．
(2)电流表量程为0.6 A 时，最小刻度为0.02 A ，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A ，
①表示数为0.24 A ；电压表量程为3 V ，最小刻度为0.1 V ，应估读到0.01 V ，所以①表示数为2.00 V ，①表
示数为0.28 V ．灯泡两端电压小，电流就小，故①①为同一组数据，①①为另一组数据，根据欧姆定律R 1＝U 1I 1
＝
2.00 V 0.24 A ≈8.3 Ω，R 2＝U 2I 2＝0.280.10
Ω＝2.8 Ω.。