【备战2023高考】物理总复习——专题8.3《实验：描绘小灯泡伏安特性曲线和测定金属电阻率》练习

专题8.3  实验：描绘小灯泡伏安特性曲线和测定金属电阻率【练】

1．（2022·广西柳州·模拟预测）发光二极管具有耗能少、体积小、亮度高等优点，现已逐步取代传统光源。某同学研究某发光二极管的伏安特性。经正确实验操作后，绘制的U—I图像如图乙所示，下列为实验备选器材：

A．电压表V1（量程0—3V，内阻约20kΩ）

B．电压表V2（量程0—15V，内阻约100kΩ）

C．电流表A1（量程0—50mA，内阻约40Ω）

D．电流表A2（量程0—6A，内阻约2Ω）

E．滑动变阻器R1（0—10Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器R2（0—1000Ω，额定电流0.1A）

G．电源E（电动势6V，内阻不计）

H．开关S，导线若干

（1）实验时，电压表应选用___________，电流表选用___________，滑动电阻器选用___________（填选项字母）；

（2）图甲为实验时的部分电路实物图，请用连线代替导线将电路补充完整；___________

（3）已知该发光二极管的最佳工作电流为15mA。现将它与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，根据乙图，还需串联一个阻值R = ___________Ω的电阻才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）。

2．（2022·广东·模拟预测）（1）某同学用螺旋测微器测量一物体的直径，读出图中读数为___________mm

（2）在测量电源电动势和内电阻的实验中，有电压表V（量程为3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程为0.6A，内阻约为0.70Ω）；滑动变阻器R（10Ω，2A）。为了更准确地测出电源电动势和内阻设计了如图所示的电路图。

①如图所示在闭合开关之前为防止电表过载而滑动变阻器的滑动头P应放在___________（选填“a”或“b”）处；

②在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U-I图线，由图可得该电源电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。

（3）某同学在设计电压表改装时，将一个内阻为60Ω，满偏电流为0.5mA的电流表表头改成量程为3V的电压表，需要___________（选填“串”或“并”）联一个阻值___________Ω的电阻。

3．（2022·新疆·模拟预测）一个学习小组要用伏安法描绘一个标有“3V，1.5W”的小灯泡的图线，现有下列器材供选用：

A．电源（电动势3V，内阻不计）

B．电流表（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）

C．电流表（0~3A，内阻约为0.1Ω）

D．电压表（0~3V，内阻约为3kΩ）

E.电压表（0~15V，内阻约15kΩ）

F.滑动变阻器（0~5Ω，额定电流为2A）

G.滑动变阻器（0~1000Ω，额定电流为2A）

H.开关一个、导线若干

（1）请在图（a）中将电路实物连线补充完整；___________

（2）实验中电流表应选___________，电压表应选___________，滑动变阻器应选___________（用字母序号表示）；

（3）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（b）所示，若将该小灯泡直接接在电动势、内阻的电源两端，则小灯泡此时的电阻为___________Ω。（结果保留3位有效数字）

4．（2022·贵州贵阳·高三开学考试）（1）某同学用多用电表粗测一未知电阻的阻值，选用倍率为“”的欧姆挡测的阻值时，多用电表的刻度盘的示数如图所示，则该示数为______。

（2）为了精确测量末知电阻的阻值，某同学采用了伏安法，要求实验中得到尽可能多的实验数据。除了开关、导线、待测电阻外，还有以下实验器材可供选择：

A．电压表V（量程，内阻约为）；

B．电流表A1，（量程，内阻约为）；

C．电流表A2，（量程，内阻约为）；

D．滑动变阻器，允许通过的最大电流为；

E．滑动变阻器，允许通过的最大电流为；

F．电源（电动势为，内阻不计）。

（1）为了尽可能测量多组数据，电流表应选______，滑动变阻器应选______（均填写器材前面的字母）

（2）在答题卡上将虚线框中所示的器材符号连线，电流表和滑动变阻器均为①中正确选用的，画出实验电路的原理图_________。

5．（2022·贵州遵义·高三开学考试）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。

（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，再用游标卡尺测得其长度L。

（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻的阻值为10.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。首先将置于位置1，闭合，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。

根据表中数据，在图丙中绘制出图像。再将置于位置2，此时电流表读数为0.400A．根据图丙中的图像可得___________Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式___________得到该材料的电阻率（用D、L、表示）。

（3）该小组根据图乙电路和图丙的图像，还可以求得电源电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字）

（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

6．（2022·全国·高三开学考试）某同学设计了如图甲所示电路，测电池的电动势和内阻，电路中的器材待测电池、毫安表（内阻为）、阻值为的定值电阻、粗细均匀的电阻丝（总阻值明显大于，P为可在电阻丝上移动的金属夹）、开关两个、导线若干。

（1）将金属夹夹在电阻丝a端，闭合开关，再闭合开关，移动金属夹的位置，使电流表的指针发生较大偏转，记录电流表的示数，电阻丝接入电路的长度，断开开关，再移动金属夹的位置，使电流表的示数仍为，记录电阻丝接入电路的长度，再断开开关，则电阻丝单位长度的电阻___________；

（2）将金属夹夹在电阻丝a端，保持开关断开，闭合开关，多次调节金属夹的位置，记录多组电阻丝接入电路的长度L和电流表的示数I；作出图像，测得图像与纵轴的截距为a，图像的斜率为k，则电源的电动势为___________，___________（用、、k、a、表示）；

（3）用20分度的游标卡尺测量电阻丝的直径d，示数如图乙所示，则电阻丝的直径___________cm；则电阻丝的电阻率___________（用、d表示）。

7．（2022·全国·高三开学考试）从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻，要求方法简捷，尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

（1）在图所示虚线框中画出电路图，并标明所用器材代号______。

（2）若选测量数据中的一组来计算，则所用的表达式为________，式中各符号的意义是________。

8．（2022·辽宁·模拟预测）2020年，新冠肺炎蔓延全球，额温枪测量体温成为小区、商场常态。测温枪中常用的测温元器件是热敏电阻。

（1）若由实验测得该热敏电阻两端的电压U与通过它的电流I的关系如图乙所示，可知该热敏电阻的阻值随温度的升高______（选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“恒定不变”）。

（2）该小组设计了如图丙所示的电路验证额温枪测量温度的准确性，已知电源电动势，内阻忽略不计，，热敏电阻的阻值与温度的关系如图丁所示。由此可知温度越高，电压表示数______（选填“越大”或“越小”）；闭合开关后，发现电压表示数为，则热敏电阻的温度为______℃（保留一位小数）。

9．（2022·辽宁实验中学模拟预测）某学习小组想自己动手通过实验精确测量电阻的阻值，有下列器材供选用：

A．待测电阻（约为100Ω）

B．电压表V（3V，内阻约为3kΩ）

C．电流表（10mA，内阻约为5Ω）

D．电流表（30mA，内阻约为2Ω）

E．滑动变阻器（0~20Ω，额定电流3A）

F．滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.5A）

G．直流电源E（3V，内阻约为1Ω）

H．开关、导线若干

（1）甲同学根据以上器材设计了用伏安法测量电阻的电路，能满足两端电压从零开始在尽可能大的范围内变化，并进行多次测量。请在图1的虚线框中帮甲同学画出实验电路原理图________；（标明所选器材的符号）

（2）乙同学经过反复思考，利用所给器材设计出了如图2所示的测量电路，具体操作如下①按图连接好实验电路，闭合开关S1前调节滑动变阻器、的滑片至适当位置；

②闭合开关，断开开关，调节滑动变阻器、的滑片，使电流表的示数恰好为电流表的示数的一半；

③闭合开关并保持滑动变阻器的滑片位置不变，读出电压表V和电流表的示数，分别记为U、I；

④比较甲、乙两同学测量电阻的方法，若仅考虑实验的系统误差，则甲同学的测量值_______真实值，乙同学的测量值_______真实值（以上两空均选填大于、小于或等于）。

10．（2022·广东·模拟预测）某同学利用图（a）电路测量量程为10mA的电流表内阻（内阻大约为几十欧），可供选择的器材有：滑动变阻器R1（最大值50Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ），电阻箱R（最大值999.9Ω），电源E1（电动势6V，有内阻），电源E2（电动势30V，有内阻），开关1个，导线若干。实验步骤如下：

①按照（a）电路原理图连接电路；将图（a）中电阻箱阻值调为最大，将滑动变阻器的滑片移到最大阻值位置，闭合开关S1；

②调节滑动变阻器，使电流表A指针偏转到满刻度；

③闭合开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不动，调节电阻箱，使电流表的示数为8mA，记录电阻箱的阻值；

回答下列问题：（1）根据根据图（a）所示电路将图（b）中实物图连线_______；

（2）实验步骤③中记录电阻箱的阻值为240Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器中的电流不变，则电流表内阻的测量值为________Ω；

（3）要求得到较高的实验精度，认为闭合开关S2调节电阻箱时滑动变阻器中的电流10mA基本不变，以上备选器材中，滑动变阻器应选用________（填“R1”或“R2”），电源应选用________（填“E1”或“E2”）；

（4）如果此电流表是由一个表头和电阻并联构成的，可推断该表头的满刻度电压约为________（填正确答案标号）。

A．2.4V　　B．240mV　　C．0.6V　　D．60mV

11．（2022·辽宁·大连市一0三中学模拟预测）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。

（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。

根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。

12．（2022·山东日照·三模）某实验小组计划利用压敏电阻测量压力的大小。

（1）由于不知道处于压力F1时压敏电阻的阻值，该小组采用试触法确定电路的连接，如图甲所示，将电压表的不固定接头分别与b、c接触，观察电压表和电流表指针偏转情况，发现电压表的指针示数变化明显，电流表指针示数几乎不变，则应将电压表接头接在__（选填“b”或“c”）点。同时根据电表示数粗略估算压力F1时压敏电阻的阻值约为150Ω。

（2）利用以下器材设计一个可以测量处于压力F1时的压敏电阻阻值的电路，要求测量数据范围较大，提供的器材如下∶

A．压敏电阻，无压力时阻值=720Ω

B．滑动变阻器，最大阻值约为20Ω

C．电流表，量程 0~0.6A，内阻未知

D．电流表，量程0~30mA，内阻未知

E.电压表V，量程0~3V，内阻约为3kΩ

F.直流电源 E，电动势为3V，内阻很小

G.开关S，导线若干

电流表应选择_____（选填“C”或“D”），请根据你设计的电路，在图乙中的实物图中画出连线。(      )。

（3）测得处于压力F1时压敏电阻的阻值为160Ω，如图丙所示为该压敏电阻的图线，其中表示压力为F时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值，由以上数据综合可得，此时的压力F1=__N。

13．（2022·全国·高考真题）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。

（1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图________；

（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为______（填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为______（填“”或“”）的定值电阻；

（3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为______V，流过的电流为_____，此组数据得到的的阻值为______（保留3位有效数字）。

14．（2022·湖北·高考真题）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。

（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为_____mm。再用游标卡尺测得其长度L。

（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。

根据表中数据，在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得_____Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式____得到该材料的电阻率（用D、L、表示）。

（3）该小组根据图乙的电路和图丙的图像，还可以求得电源电动势_________V，内阻_______Ω。（结果均保留2位有效数字）

（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

15．（2021·全国·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻300）

电流表（量程300mA，内阻0.27）

定值电阻R0

滑动变阻器R1（阻值0-20）

电阻箱R2（最大阻值9999.9）

电源E（电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________的定值电阻；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端；

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；

（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则=_______（保留至整数）。

16．（2020·江苏·高考真题）某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，

mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。

(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。

(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图线____________。

(3)根据作出的图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。

(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻，会导致的两个后果是_________。

A．电压和电流的测量误差增大

B．可能因电流过大烧坏待测元件

C．滑动变阻器允许的调节范围变小

D．待测元件两端电压的可调节范围变小