2023届高考物理一轮复习讲义专题4：描绘小灯泡的伏安特性曲线、测金属的电阻和电阻率

专题4：描绘小灯泡的伏安特性曲线、测金属的电阻和电阻率

1．现要描绘一个标有“”小电珠的伏安特性曲线。实验室提供的器材有：

A．电池组（电动势为，内阻未知）；

B．电流表（量程为，内阻约为）；

C．电压表（量程为，内阻约）；

D．滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；

E．电阻箱（阻值范围）；

F.电键一个、导线若干。

(1)请你帮助小华同学在图1所示的虚线框内将电路设计补充完整__________。

(2)若某次测量过程中，电流表和电压表的示数分别如图2、3所示，则此次测量小灯泡的电阻值为___________（计算结果保留2位有效数字）。仅从系统误差的角度分析，该测量值___________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

(3)小华测出多组I、U值，并描绘出小电珠的图像大致如图4所示。由此可知，随着电流的增大，小电珠的电阻___________。（填“增大”“减小”或“不变”）

2．某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求实验尽量准确。可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：

电压表V，量程0~5 V，内阻约5 kΩ

电流表A1，量程0~500 mA，内阻约0.5 Ω

电流表A2，量程0~100 mA，内阻约4 Ω

滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A

滑动变阻器R2，最大阻值100 Ω，额定电流1.0 A

直流电源E，电动势约6 V，内阻可忽略不计

(1)上述器材中，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________（填写所选器材的字母符号）。

(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的两项问题：①___________________；②____________________。

(3)该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________（选填“增大”或“减小”或“不变”）

(4)该同学完成实验后又进行了以下探究：把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为4 V、内阻为8 Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为___________ W（结果保留2位有效数字）。

3．某实验小组预测定一只小灯泡（其额定功率为0.75 W， 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挡测出小灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式算出小灯泡的额定电压≈1.22 V。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3 V，内阻约3 kΩ）

B．电流表A1（量程150 mA，内阻约2 Ω）

C．电流表A2（量程500 mA，内阻约0.6 Ω）

D．滑动变阻器R1（0～20 Ω）

E．滑动变阻器R2（0～50 Ω）

F．电源E（电动势4.0 V，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1.23 V时，灯泡亮度很弱，继续缓慢地增加电压，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，立即断开开关，所有测量数据见下表：

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”）。

A．    B．     C.

4．小明在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供的仪器有：

电源E（电动势5V，内阻）

小灯泡L（4.0V，1.6W）

电流表（量程0.6A，内阻约2Ω）

电流表（量程为3A，内阻约0.5Ω）

电压表V（量程5V，内阻约15kΩ）

滑动变阻器（最大阻值10Ω）

滑动变阻器（最大阻值200Ω）

开关S，导线若干

(1)实验中滑动变阻器须选用___________（填“”或“”），电流表须选用___________（填“”或“”）；

(2)在实物图1中用笔画线代替导线将电路图补充完整___________，描绘的小灯泡伏安特性曲线如图2所示；

(3)如果将该灯泡与的定值电阻串联接在电动势，内阻电源上，如图所示，则灯泡消耗的实际功率为___________W（结果保留两位有效数字）。

5．市场上销售的铜质电线电缆产品中，部分存在导体电阻不合格问题，质检部门检验发现主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但截面积缩小。

某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅，纯铜的电阻率为1.8×10-8Ω·m。现取横截面积约1mm2、长度100m（真实长度）的铜电线电缆，进行实验测量其电阻率，实验室现有的器材如下：

A．电源（电动势约为5V，内阻不计）；

B．待测长度为100m铜电缆线，横截面积约1mm2；

C．电压表V1（量程为3V，内阻约为0.5kΩ）；

D．电压表V2（量程为5V，内阻约为3kΩ）；

E．电阻箱R（阻值范围在0～999.9Ω）；

F．定值电阻R0=1Ω；

G．开关、导线若干。

(1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d如图甲所示，则d=___________mm。

(2)小组设计电路如图乙所示，你认为P是___________，N是___________，通过实验作出的图象如图丙所示。

(3)这捆铜电线的电阻率ρ=___________；你认为最有可能的原因是___________。

(4)本实验中测得铜电线电缆的电阻率值将会___________（选填“偏大”“不变”或“偏小”），原因是___________。

6．在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：

A．电池组（3V，内阻1Ω）

B．电流表（0～3A，内阻0.0125Ω）

C．电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω）

D．电压表（0～3V，内阻4kΩ）

E．电压表（0～15V，内阻15kΩ）

F．滑动变阻器（0～20Ω，允许最大电流1A）

G．滑动变阻器（0～2000Ω，允许最大电流0.3A）

H．开关、导线若干

(1)实验时应从上述器材中选用______（选填仪器前的字母代号）；

(2)测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝电阻在组成测量电路时，应采用电流表______（选填“外”或“内”）接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏______（选填“大”或“小”）；

(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径的读数如图所示，则读数为______mm；

(4)若用表示金属丝的长度，表示直径，测得电阻为，请写出计算金属丝电阻率的表达式______。

7．为了测量电流表的内阻，某同学采用如图1所示电路图进行实验，提供的实验器材有：

是待测电流表，量程为，内阻约为；

是标准电流表，量程为，内阻未知；

是电阻箱，阻值范围为；

是滑动变阻器；是保护电阻；

E是电池组，电动势为，内阻不计；

是单刀单掷开关，是单刀双掷开关，导线若干。

(1)请按照图1所示电路图，将图2所示实物图连接成实验电路。（________）

(2)请将该同学的操作步骤补充完整；

①连接好电路，将开关置于接点a处，闭合开关；调节滑动变阻器，使电流表的读数为。

②将开关置于接点b处，_____，使电流表的读数仍为。

③若此时电阻箱各旋钮的位置如图3所示，则待测电流表的内阻=____。

8．(1)为了测量某一电阻的阻值，甲同学分别用图所示的（a）、（b）两种电路进行测量。图（a）中两表的示数分别为3V、4，图（b）中两表的示数分别为4V、3.9，则待测电阻的真实值为______。

A．略小于1    B．略小于750Ω    C．略大于1    D．略大于750Ω

(2)为了更准确的测出电阻的值，乙同学设计了如图所示的电路图，图中是保护电阻，是电阻箱，R是滑动变阻器，和是电流表，E是电源。实验具体步骤如下：

①连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；

②闭合S，调节电阻箱和滑动变阻器R，使表的示数为一适当值，记下此时电阻箱的阻值和表的示数；

③保持的值不变，重复调节电阻箱和滑动变阻器R，得到多组阻值和表的示数，并画出与的关系图像如图所示。

(3)已知图像的斜率为k，纵截距为b，则_______；电流表的内阻______________。（用、b、、k表示）

(4)由于电流表的内阻也不能忽略，用这种方法得到的电阻的测量值与真实值相比较，_____（选填“＞”、“＜”或“=”）。

9．某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：

A．电流表A1（内阻Rg=100Ω，满偏电流Ig=3mA）

B．电流表A2（内阻约为0.4Ω，量程为0.6A）

C．定值电阻R0=900Ω

D．滑动变阻器R（5Ω，2A）

E.干电池组（6V，0.05Ω）

F.一个开关和导线若干

G.螺旋测微器，游标卡尺

(1)如图1，用螺旋测微器测金属棒直径为______mm；如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为______cm。

(2)用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用______挡（填“×1Ω”或“×100Ω”）。

(3)请根据提供的器材，设计一个实验电路，并将电路图画在方框内，要求尽可能精确测量金属棒的阻值______。

(4)若实验测得电流表A1示数为I1，电流表A2示数为I2，则金属棒电阻的表达式为Rx=______。（用I1，I2，R0，Rg表示）

10．要测量一个约200Ω的未知电阻Rx的阻值，要求测量精度尽量高、且电表的指针偏角必须超过量程的三分之一。实验室提供了以下器材：

定值电阻

①电流表A1（0 ~ 5mA，内阻r1 = 10Ω）；

②电流表A2（0 ~ 10mA，内阻r2 = 5Ω）；

③定值电阻R1（R1 = 180Ω）；

④定值电阻R2（R2 = 20Ω）；

⑤滑动变阻器R（0 ~ 5Ω）；

⑥干电池（电动势1.5V，内阻不计）；

⑦开关S及导线若干。

(1)某同学设计了图（a）所示的电路，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______端（填“左”或“右”）；

(2)图中定值电阻应选______（填“R1”或“R2”）；

(3)若某次测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，则被测电阻的大小为Rx = ______（用可能用到的符号I1、I2、r1、r2、R1、R2表示）；

(4)若通过调节滑动变阻器，测得多组I1、I2，作出I2—I1的图像如图（b）所示，求得图线的斜率为k = 1.90，则被测电阻的大小为Rx = ______Ω（保留三位有效数字）。