高考物理复习专题知识点21-描绘小灯泡的伏安特性曲线 5页

描绘小灯泡的伏安特性曲线 ‎ 一．考点整理 基本概念 ‎ ‎1．实验目的：描绘小电珠的伏安特性曲线；分析伏安特性曲线的变化规律．‎ ‎2．实验原理：用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组（U，I）值，在U – I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用 式：使电压能从零开始连续变化．‎ ‎3．实验器材：小电珠（3.8 V ‎0.3 A）或（2.5 V ‎0.6 A）一个、电压表（0 ～3 V ～ 15 V）与电流表（0 ～‎0.6 A ～ ‎3 A）各一个、滑动变阻器（最大阻值20 Ω）一个、学生低压直流电源（或电池组）、开关一个、导线若干、 、铅笔．‎ ‎4．实验步骤：‎ ‎⑴ 确定电流表、电压表的量程，采用电流表 接法，滑动变阻器采用 式接法，按图中的原理图连接好实验电路．‎ ‎⑵ 把滑动变阻器的滑片调节到图中最 端，接线经检查无误后，闭合开关S．‎ ‎⑶ 移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S．‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ U/V I/A ‎⑷ 拆除电路，整理仪器．‎ ‎5．数据处理：‎ ‎⑴ 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．‎ ‎⑵ 在坐标纸上描出各组数据所对应的点（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜）．‎ ‎⑶ 将描出的点用 的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．‎ ‎6．误差分析：由于电压表、电流表不是理想电表，电表 对电路的影响会带来误差；电流表、电压表的 带来误差，要严格按照读数规则读数；在坐标纸上描点、作图带来 误差．‎ ‎7．注意事项：‎ ‎⑴ 电路的连接方式：① 电流表应采用 接法：因为小电珠(3.8 V,‎0.3 A)的电阻很小，与0～‎0.6 A的电流表串联时，电流表的 影响很大．② 滑动变阻器应采用 式连接：目的是使小电珠两端的电压能从 开始 变化．‎ ‎⑵ 闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为 的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．‎ ‎⑶ I – U图线在U0 = 1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U = 1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差．‎ ‎⑷ 电流表选择‎0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V ‎0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V ‎0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程．‎ ‎⑸ 当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开头．‎ ‎⑹ 误差较大的点要舍去，I – U图线应是平滑曲线而非折线．‎ ‎ 二．思考与练习 思维启动 ‎ ‎1．一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样．现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线．实验器材有：‎ A．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 B．电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 C．量程为‎0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1 D．量程为‎3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2‎ E．量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V‎1 F．量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2‎ G．开关、导线若干 ‎⑴ 电压表应选用________；电流表应选用________．（将选项代号的字母填在横线上）‎ ‎⑵ 在该实验中，设计了如图所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是_______（将选项代号的字母填在横线上）．‎ ‎⑶ 以下是该实验的操作步骤：‎ A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；‎ B．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大；‎ C．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数（U1，I1），移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一组（U，I）值，共测出12组数据；‎ D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线．‎ 指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：______________________________________‎ ‎______________________________________________________________________________‎ ‎2．有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I – U图线，现有下列器材供选用：‎ A．电压表：0～5 V，内阻10 kΩ B．电压表：0～15 V，内阻20 kΩ C．电流表：0～‎3 A，内阻0.4 Ω D．电流表：0～‎0.6 A，内阻1 Ω E．滑动变阻器：最大阻值为10 Ω，允许最大电流为‎2 A F．滑动变阻器：最大阻值为500 Ω，允许最大电流为‎1 A G．学生电源（直流6 V)、开关、导线若干 ‎⑴ 实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：____________________；‎ ‎⑵ 实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．（用序号字母表示）‎ ‎ 三．考点分类探讨 典型问题 ‎ ‎〖考点1〗实物连线及数据处理 序号 电压/V 电流/A ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎0.40‎ ‎0.02‎ ‎3‎ ‎0.80‎ ‎0.05‎ ‎4‎ ‎1.20‎ ‎0.12‎ ‎5‎ ‎1.60‎ ‎0.20‎ ‎6‎ ‎2.00‎ ‎0.31‎ ‎7‎ ‎2.40‎ ‎0.44‎ ‎【例1】一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图1甲所示的电路图．‎ ‎⑴ 请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．‎ ‎⑵ 考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值．‎ ‎⑶ 闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零．原因可能是图中的________（选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”）处接触不良．‎ ‎⑷ 实验测得表格中的7组数据．请在坐标纸上作出该元件的I – U 图线．‎ ‎⑸ 为了求元件Q在I – U 图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R = U/I求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R = 1/k求得．其中________（选填“甲”或“乙”）同学的方法正确．‎ ‎【变式跟踪1】物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U = = V = 1.22 V ‎．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的U - I图线，进而分析灯泡的额定电压．‎ 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（0～100 Ω） F．电源E（电动势4.0 V，内阻不计）‎ G．开关S和导线若干 H．待测灯泡L（额定功率0.75 W，额定电压未知）‎ ‎⑴ 在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________（填“A‎1”‎或“A‎2”‎）；滑动变阻器选择________（填“R‎1”‎或“R‎2”‎）．‎ ‎⑵ 在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在表格中：‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎0.20‎ ‎0.60‎ ‎1.00‎ ‎1.40‎ ‎1.80‎ ‎2.20‎ ‎2.70‎ I/mA ‎80‎ ‎155‎ ‎195‎ ‎227‎ ‎255‎ ‎279‎ ‎310‎ 请你根据实验数据在坐标图中作出灯泡的U – I 图线．‎ ‎⑶ 由图象得出该灯泡的额定电压应为______V；这一结果大于1.23 V，其原因是_______________．‎ ‎〖考点2〗实验原理及其操作 ‎【例2】图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V．‎ ‎⑴ 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．‎ ‎⑵ 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．‎ ‎【变式跟踪2】 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2.5 W”的小灯泡，导线和开关外，还有：‎ A．直流电源：电动势约为5 V，内阻可不计 B．直流电流表：量程0～‎3 A，内阻约为0.1 Ω C．直流电流表：量程0～600 mA，内阻约为5 Ω D．直流电压表：量程0～15 V，内阻约为15 kΩ E．直流电压表：量程0～5 V，内阻约为10 kΩ F．滑动变阻器： 10 Ω，‎‎2 A G．滑动变阻器：1 kΩ ‎‎0.5 A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．‎ ‎⑴ 实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_______‎ ‎⑵ 请按要求将图中所示的器材连成实验电路．‎ ‎⑶ 某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中电源电动势E = 6 V，内阻r = 1 Ω，定值电阻R = 9 Ω，此时灯泡的实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）‎ ‎〖考点3〗电路设计及电表的灵活选取 ‎【例3】已知一个标有“2.4 V，‎0.06 A”字样的电学元件的R – U特性如图所示．某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U变化的图象．可供选择的器材有：‎ 电流表A1：量程100 mA，内阻约2 Ω 电流表A2：量程0.3 A，内阻约0.3 Ω 电压表V1：量程1 V，内阻500 Ω 电压表V2：量程15 V，内阻1 kΩ 定值电阻R1：电阻为1 kΩ 定值电阻R2：电阻为10 kΩ 滑动变阻器R0：0～10 Ω，2 A 电池E：电动势为3 V，内阻很小 导线若干和开关S一个 ‎⑴ 利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电流表________，电压表________，定值电阻________（填所选器材的符号）；‎ ‎⑵ 在方框内画出该同学的实验电路图；‎ ‎⑶ 在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为________ V．‎ ‎【变式跟踪3】在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S = ‎0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中，电流表读数始终为I = ‎1.25 A，电压表读数U随OP间距离x的变化如表：‎ x/mm ‎600‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎900‎ ‎1000‎ ‎1200‎ ‎1400‎ ‎1600‎ ‎1800‎ ‎2000‎ ‎2100‎ ‎2200‎ ‎2300‎ ‎2400‎ U/V ‎3.95‎ ‎4.50‎ ‎5.10‎ ‎5.90‎ ‎6.50‎ ‎6.65‎ ‎6.82‎ ‎6.93‎ ‎7.02‎ ‎7.15‎ ‎7.85‎ ‎8.50‎ ‎9.05‎ ‎9.75‎ ‎⑴ 绘出电压表读数U随OP间距离x的变化图线；‎ ‎⑵ 求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较．‎ ‎ 四．考题再练 高考试题 ‎ ‎1．【2012·四川】某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：‎ 小灯泡L，规格“4.0 V,0.7 A” 电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω 电流表A2，量程0.6 A，内阻r2 = 0.2 Ω 电压表V，量程3 V，内阻rV = 9 kΩ 标准电阻R1，阻值1 Ω 标准电阻R2，阻值3 kΩ 滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω 学生电源E，电动势6 V，内阻不计 开关S及导线若干 ‎⑴ 甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为‎0.46 A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________Ω；‎ ‎⑵ 乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是 ________ V；‎ ‎⑶ 学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．‎ ‎【预测1】在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开头和导线．要求能测出尽可能多组数据．如下图是没有连接完整的实物电路．（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）‎ ‎⑴ 请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；‎ ‎⑵ 连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是________；‎ ‎⑶ 排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________端滑动（填“左”“右”）；‎ ‎⑷ 通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图所示的U–I图象．根据U – I图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率约为________W；‎ ‎⑸ 图线是曲线而不是过原点的直线，原因是______________________________________________．‎ ‎2．【2011·重庆】在测量小灯泡伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图所示．电源内阻不计，导线连接良好．若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：‎ a．灯L不亮；电流表示数几乎为零 b．灯L亮度增加；电流表示数增大 c．灯L开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断 d．灯L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断 与上述a、b、c、d四种现象对应的电路序号为 _________‎ A．③①②④ B．③④②① C．③①④② D．②①④③‎ ‎【预测2】额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的U－I特性曲线如图甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220 V电路中，则下列说法正确的是 ‎ A．L2的额定功率为99 W B．L2的实际功率为17 W C．L3的实际功率比L3的实际功率小17 W D．L2的实际功率比L3的实际功率小82 W ‎ 五．课堂演练 自我提升 ‎ ‎1．某同学要描绘一小灯泡（3V，1.5W）的伏安特性曲性，他设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为4V，电压表有两个量程．‎ ‎⑴ 请帮助该同学将连线补充完整；‎ ‎⑵ 实验中某次电压表示为2.5V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的实际功率为___________W．‎ ‎2．某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：‎ ‎⑴ 在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量．（填选项前的字母）‎ A．直流电压10V B．直流电流5mA C．欧姆× 100 D．欧姆× 1‎ ‎⑵ 该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20,额定电流‎1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻20k），A为电流表（量程‎0.6A，内阻1），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关．‎ ‎① 在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_ 端；（填“左”或“右”）‎ ‎② 在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）‎ ‎③ 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________．（填“不变”、“增大”或“减小”）‎ ‎3．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现要描绘这个灯泡的伏安特性图线.,有下列器材供选用：‎ A． 电压表：0 - 5V 内阻约为10kΩ B． 电压表：0 - 10V 内阻约为20kΩ C．电流表：0 - ‎0.3 A 内阻约为1Ω D． 电流表：0 - ‎0.6A 内阻约为0.4Ω E． 滑动变阻器：10Ω ‎2A F． 学生电源（直流6V） 开关、导线若干 ‎⑴ 实验中所用电压表应选用__ _，电流表应选用 _ __（用对应的选项字母表示）；‎ ‎⑵ 实验时要求尽量减小实验误差,测量电压时应从零开始多取几组数据，请将图甲中实物连接成满足实验要求的测量电路．‎ ‎⑶ 某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线（如图乙所示），若用电动势为3 V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是 W．‎ ‎4．如图所示为实验得到的小灯泡灯丝电阻的U - I关系曲线图．‎ ‎⑴ 在框中画出实验电路图（根据该电路图可得到U – I关系的完整曲线），可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑线变阻器（变化范围0～50Ω）、电动势为6V的电源（不计内阻）、小灯泡、电键、导线若干；‎ ‎⑵ ‎ 如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内电阻为1.5 Ω，定值电阻R = 18 Ω，则接入________（选填“甲”或“乙”）电路时，小灯泡较亮些；在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为______W；若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，则此时电源内部的发热功率为_____W．‎ 参考答案：‎ ‎ 一．考点整理 基本概念 ‎ ‎2．分压 ‎3．坐标纸 ‎4．外 分压 左 ‎5．平滑 ‎6．内阻 读数 操作 ‎7．外 分压 分压 零 连续 零 ‎ 二．思考与练习 思维启动 ‎ ‎1．答案：⑴ E　C ⑵ C ⑶ 步骤B不妥，闭合开关前应使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值为零；步骤D有错，应为按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．‎ 解析：⑴ 因为小灯泡的额定电压为3 V，故电压表选E；小灯泡的额定电流I = P/U = 1.5/3A = 0.5 A，故电流表选C．⑵ 小灯泡在额定电压下的电阻R = U/I = 6 Ω，由于RV/R > R/RA，故电流表外接．描绘伏安特性曲线时，电压从零开始，需用滑动变阻器的分压式接法，选C．‎ ‎2．答案：⑴ 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 ⑵ A　D　E 解析：⑴ 因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．⑵ 因小灯泡额定电压为4 V，0～15 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选0～5 V的A；小灯泡的额定电流I = 0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 Ω，调节不方便，故应选滑动变阻器E；又因RVRA > R，所以电流表应外接．‎ ‎ 三．考点分类探讨 典型问题 ‎ 例1答案：⑴ 如图所示 ‎⑵ 小于 ‎⑶ f ‎⑷ 如图所示 ‎⑸ 甲 解析：⑴ 由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法．⑵由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值．⑶ 当图中的f处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调为零．⑷ 根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来．⑸ I – U图线上切线（即斜率）可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而R = U/I则可以用来计算电阻的大小．‎ 变式1 答案：⑴ 电路原理图如图所示　A2　R1‎ ‎⑵ 见解析图 ‎⑶ 2.5（2.4～2.6）灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻（或灯泡电阻随温度升高而变大）‎ 解析：⑴ 根据P = I2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U – I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；⑵ 如图所示；⑶ 由P = UI = 0.75 W，再结合图象可知U额 = 2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．‎ 例2 答案：⑴ ① 使它靠近滑动变阻器左端的接线柱　② 增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压　⑵ 如解析图所示．‎ 解析：⑴ 滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱．闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压．⑵ 与实物电路相应的电路图如图所示．‎ 变式2答案：⑴ C　E　F　⑵ 见解析图　⑶ 0.84（0.81～0.87皆可）‎ 解析：⑴ 由灯泡标识（5 V，2.5 W）知，I = P/U = ‎0.5 A，因此电流表选C，电压表选E，由于电路接成分压式，滑动变阻器选F．⑵ 如图所示．⑶ 把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax = E/(R + r) = ‎0.6 A，在题图中的U – I图中，作出此电源的U - I图线如图中虚线所示．两图线交点即表示该灯泡的实际工作点．由图知U = 2.2 V，I = ‎0.38 A，所以P = UI = 2.2×0.38 W = 0.84 W．‎ 例3答案：⑴ A1　V1　R1　⑵ 如解析图所示　⑶ 0.8‎ 解析：分析R - U特性可知，该元件的最大电流为I = U/R = 2.4/40 A = 0.06 A = 60 mA，故应选电流表A1；电压最大值为2.4 V，V1量程太小，而V2量程太大，将V1与定值电阻R1串联，当V1（内阻500 Ω）为1 V时，R1两端电压为2 V，二者串联可等效为一个量程为3 V的电压表，满足量程需求．电压要求从0开始调节，故滑动变阻器连接采用分压法．Rmax2 < RARV，因此电流表采用外接法．元件正常工作时，两端电压为2.4 V，URV1 = URV1/(RV1 + R1) = U/3 = 0.8 V．‎ 变式3 答案：⑴ 见解析 ‎ ⑵ ρa = 1.04×10－6Ω·m（0.96×10－6～1.10×10－6Ω·m）、ρb = 9.6×10－8Ω·m（8.5×10－8～1.10×10－7Ω·m）、ρc = 1.04×10－6Ω·m（0.96×10－6～1.10×10－6Ω·m） 金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率．‎ 解析：⑴ 建立U－x坐标系，进行描点、连线，得到图线如图所示．‎ ‎⑵ 根据欧姆定律R = U/I，又根据电阻定律R = ρl/S，所以ρ = US/Il由 ⑴ 中图线可知：从‎600 mm到‎1000 mm为金属丝a，Ua = (6.5 - 3.9) V = 2.6 V，ρa = 2.6×0.20×10－6/(1.25×1000 – 600×10－3) Ω·m = 1.04×10－6Ω·m；从‎1000 mm到‎2000 mm为金属丝b，Ub = (7.1 – 6.5) V = 0.6 V，ρb = 0.6×0.20×10－6/(1.25×2000 – 1000×10－3) Ω·m = 9.6×10－8Ω·m；从‎2000 mm到‎2400 mm为金属丝c，Uc = (9.7 - 7.1) V = 2.6 V，ρc = 2.6×0.20×10－6/(1.25×2400 – 2000×10－3) Ω·m＝1.04×10－6 Ω·m．通过计算可知，金属丝a和c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率．‎ ‎ 四．考题再练 高考试题 ‎ ‎1．答案：⑴ 5　⑵ 4 ⑶ 如图所示 解析：⑴ 由题图知电压表读数为2.30 V，通过L的电流为‎0.46 A，由欧姆定律计算得小灯泡L的电阻为5 Ω．⑵ 标准电阻R2 = 3 kΩ，是电压表内阻的三分之一，电压表两端电压为3 V即满偏，故标准电阻R2两端电压为1 V，即小灯泡L两端电压为4 V．⑶ 考虑到电流表A1量程太大，远远大于小灯泡的额定电流值，故选择更小量程的电流表A2较好，由于A2表量程小于灯泡的额定电流，故需要将电流表A2进行扩容，故将标准电阻R1与电流表A2并联进行分流扩容．由于电流表和电压表内阻均已知，故扩容后的电流表采用内接法还是外接法均可．‎ 预测1答案：⑴ 连线如图所示 ⑵ c段导线断路或灯泡损坏 ⑶ 右　⑷ 0.5‎ ‎ ⑸ 小灯泡的电阻会随温度的升高而增大 解析：⑴ 为方便电路调节，滑动变阻器应分压式接法；⑵ 小灯泡始终不亮，电流表几乎不偏转的故障现象表明小灯泡上没有电流流过，但电压表有示数，一定是c段导线断路或灯泡损坏；⑶ 滑片P向右移动时，小灯泡上获得的电压升高，电压有可能从2.0 V升高到额定电压2.5 V；⑷从U－I图象上观察，额定电压是2.5 V时，电流约为‎0.2 A，额定功率约为0.5 W；⑸ 小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，图线是曲线而不是直线．‎ ‎2．A；图 ① 中现象是总电阻减小，电流表示数增大，和灯泡并联的电阻增大，使得灯泡分得的电压增大，所以灯泡变亮应为b；图 ② 中电流表、电压表和灯泡并联，开始时灯泡不亮，当滑头滑到一定位置时灯泡开始发光，电流表因电流增加得过大而烧坏，应为c；图 ③ 中由于电压表内阻太大，电灯不亮，电流表示数几乎为零，应为a；图 ④ 中电灯L不亮，在滑片滑动过程中，电流表因电流增加得过大而烧坏，应为d．‎ 预测2 ABD；由L2的伏安特性曲线得，在额定电压220 V时的电流为‎0.45 A，则L2的额定功率为P额 = U额I额 = 99 W，所以选项A正确；图示电路为L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220 V，由L1和L2的U – I图线可知，I1＝I2＝‎0.25 A，U1＝152 V，U2＝68 V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17 W，故选项B正确；由于L3两端的电压为220 V，故P3 = P额 = 99 W，则P3 – P2 = 82 W，故选项C错，D对，正确选项为A、B、D．‎ ‎ 五．课堂演练 自我提升 ‎ ‎1．答案：⑴ 连线如图所示 ⑵ 1.1‎ ‎ 解析：⑵ 电流表示数为‎0.44A，此时小灯泡的实际功率为P = UI = 2.5×0.44W = 1.1W．‎ ‎2．答案：⑴ D ⑵ ① 左 ② 1 5 ③ 增大 ‎ 解析：由于小电珠的电阻一般不太大，使用多用表直接测量小电珠的电阻则应选择×1档，选择D选项．对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电珠电压为零处，即最左端．闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流的示数总是调不到零，其原因是滑动变阻器左端与电源没有连接好．由描绘出的小电珠的伏安曲线可知，小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大．‎ ‎3．答案：⑴ A D ⑵ 如图所示 ⑶ 0.80‎ 解析：⑴ 由小灯泡规格可知，其正常工作时的电流为 0.5A，选择量程 0 – 5V的电压表A，选择量程为 0 – 0.6A的电流表D；⑵ 设计成电流表外接的分压式电路；⑶ 在小灯泡伏安曲线图中作了电源的伏安曲线，两曲线的交点的纵横坐标和乘积即等于小灯泡的实际功率．‎ ‎4．答案：⑴ 如图所示 ⑵ 甲 0.15 0.28‎ 解析：由于要画出U－I关系的完整曲线，必须用分压接法画出实验电路图．分别在小灯泡灯丝电阻为U－I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线，与小灯泡灯丝电阻为U－I关系曲线交点即为工作点，显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些．在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P＝UI＝1×0.15W＝0.15W．若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，可等效为1.5节干电池连接一个灯泡，在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源(电动势2.25V，内阻2.25Ω)的伏安特性曲线，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点对应的横坐标值为电源输出电流I＝‎0.25A，此时电源内部的发热功率为P＝I2r＝0.252×4.5W＝0.28 W．‎