第七章 第4讲 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线
1．(单选)(2015年普宁模拟)为探究小电珠L的伏安特性，连好如图K7－4－1所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，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K7－4－1
A B C D
【答案】C
【解析】小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻R增大，所以U－I图线的斜率增大，故选项C正确．
2．(2015年丹东调研)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，因而引起功率变化．一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室备有的器材是：电压表(0～3 V，约3 kΩ)，电流表(0～0.6 A，约0.1 Ω)，电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干．实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压．
(1)在虚线框内画出实验电路图．
(2)根据实验测得数据描绘出如图K7－4－2所示的U－I图象，小灯泡电压随电流变化曲线，由此可知，小灯泡电阻R随温度的升高而________．(填“变大”“不变”或“变小”)
图K7－4－2
(3)如果一电池的电动势为2 V，内阻为2.5 Ω.请你根据上述实验的结果，确定小灯泡接在该电池的两端，小灯泡的实际功率是________W.
【答案】(1)实验电路图如图所示．
(2)变大 (3)0.44(0.39～0.48)
【解析】根据题目要求，小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压，应该设计成分压电路；由于小灯泡电阻不大，电流表外接．由小灯泡电压随电流变化曲线可知，图线上点的纵横坐标比值随电流的增大而增大，说明小灯泡的电阻R随电流的增大而增大．而电流增大则导致灯丝温度升高，所以小灯泡的电阻R随温度T升高而增大．在题给的小灯泡电压随电流变化曲线上作出电池的伏安特性曲线，如图所示，该曲线与小灯泡电压随电流变化曲线的交点对应的纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡的电压和电流，小灯泡的实际功率是P＝UI＝1.10×0.40 W＝0.44 W.
3．(单选)在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有4个错误电路，如图K7－4－3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4种现象：
图K7－4－3
a．电珠L不亮；电流表示数几乎为零 b．电珠L亮度增加；电流表示数增大
c．电珠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．电珠L不能亮；电流表从示数不为零增大到线圈烧断 与上述abcd 4种现象对应的电路序号为( ) A．③②①④ C．③①④② 【答案】A
【解析】a中电珠L不亮，电流表示数几乎为零说明它们同时与电压表串联，此现象与电路③相对应；b中电珠L亮度增加，电流表示数增大说明电珠L与电流表串联，此现象与电路①相对应；c中电珠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说明电珠L与电流表并联，当电流表被烧断后，电珠L才忽然发光，此现象与电路②相对应；d中电珠L不亮，电流表示数增大到烧断线圈说明电流表是单独一条支路，电珠L始终不亮说明电珠与电压表串联，此现象与电路④相对应．
4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图K7－4－4(a)所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好且电压表和电流表已调零，闭合开关．
B．③④②① D．②①④③
(a) (b)
图K7－4－4
(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．
(2)某同学测出电源和小灯泡的U－I图线如图K7－4－4(b)所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝________Ω.
(3)某同学在实验中还测出A、B、C 3种元件的伏安特性曲线分别如图K7－4－5中的甲、乙、丙所示，下列说法正确的是________．
甲 乙 丙
图K7－4－5
A．A可以作为标准电阻使用
B．B可以作为标准电阻使用
C．B的阻值随电压升高而增大 【答案】(1)g (2)0.8 (3)AC
D．C的阻值随电压升高而增大
【解析】(1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．
(2)由电源的U－I图线知E＝3.0 V，r＝1 Ω，当小灯泡与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得
E＝I(R＋r＋R灯)．
又由小灯泡的U－I图线得R灯＝＝1.2 Ω， 解得R＝0.8 Ω.
(3)题图(a)元件的I－U图线是直线，说明电阻不随电压的变化而变，故可作标准电阻，故选项A正确，B错误．因I－U图线与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻值，故选项C正确，D错误．
5．发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号为
，正常使
UI用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.
U/V I/mA
0 0 0.2 0.4 0.4 0.9 0.6 1.5 0.8 2.3 1.0 3.2 1.2 4.3 1.4 5.4 U/V I/mA 1.6 6.8 1.8 9.3 2.0 12 2.2 15 2.4 19 2.6 24 2.8 30 3.0 37 (1)在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图．(实验中所用电压表的内阻RV约为10 kΩ，电流表的内阻R mA约为100 Ω)
(2)在下面的小方格纸上用描点法画出二极管的I－U图象．
图K7－4－6
(3)若发光二极管的最佳工作电压为2.0 V，而电源是由内阻不计、电动势为1.5 V的两节干电池串联而成的．根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作处于最佳状态？
________________________________________________________________________ 【答案】见解析
【解析】(1)由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100～500 Ω 之间，与RmARV＝1 000 Ω比较，属于小电阻，应采用电流表外接法；又从表格中得到信息，实验时，电压必须从0开始增大，因此滑动变阻器必须采用分压式接法，所以实验电路如图(a)所示．
(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，可画出二极管的I－U 图线，如图(b)中的曲线所示．(3)83.3 Ω
6．某同学如图K7－4－7所示电路，测绘标有“3.8 V，0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．
图K7－4－7
(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择： 电流表：A1(量程100 mA，内阻约2 Ω)； A2(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)；
电压表：V1(量程5 V，内阻约5 kΩ)； V2(量程15 V，内阻约15 kΩ)； 滑动变阻器：R1(阻值范围0～10 Ω)；
R2(阻值范围0～2 kΩ)；
电源：E1(电动势为1.5 V，内阻约为0.2 Ω)；
E2(电动势为4 V，内阻约为0.04 Ω)．
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表____，电压表________，滑动变阻器________，电源______．(填器材的符号)
(2)根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图K7－4－8所示．由图象可知此灯泡在不工作时，灯丝电阻为______Ω；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为____Ω，灯泡实际消耗的电功率为________W.
图K7－4－8
(3)根据R－U图象，可确定小灯泡消耗的电功率P与外加电压U的关系．符合该关系的示意图是下列图中的______．
【答案】(1)A2 V1 R1 E2 (2)1.5 11.5 0.78 (3)A
【解析】(1)灯泡的额定电压为3.8 V，选用V1，V2的量程太大，精确度不够．额定电流0.3 A，选用A2，A1的量程为100 mA，太小，会被烧坏．灯泡的额定电压为3.8 V，则电源4 V 足够用，选用E2，滑动变阻器R2电阻为 0～2 kΩ，阻值范围太大，不易调节，灯泡的电压、电流变化范围小，应选用R1.
(2)由图读出U＝0时，灯泡的阻值为1.5 Ω，当U＝3 V时，由图读出电阻值从而得到电流约为0.26 A，则功率为P＝UI＝3×0.26 W＝0.78 W.