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第43講　電學實驗(一)
實驗7：測繪小燈泡的伏安特性曲線
一、實驗原理
用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在I－U坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來.
二、實驗電路圖及器材
如圖所示.
小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表(0～3 V～15 V)與電流表(0～0.6 A～3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 Ω)一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關一個、導線若干、坐標紙、鉛筆.
三、實驗步驟
1.確定電表量程，按照實驗電路圖連接電路.
2.將滑動變阻器滑片滑到a端，閉合開關，使電壓從0開始變化.
3.移動滑片，測出多組不同的電壓與電流值.
4.在坐標紙上以I為縱軸，以U為橫軸，建立坐標系.在坐標紙上描出各組數據所對應的點，將各點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線.
5.拆除電路，整理器材.
四、實驗器材選取
1.原則：(1)安全；(2)精確；(3)操作方便.
2.具體要求
(1)電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A.
(2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流.
(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值.
(4)電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的以上.
(5)從便于操作的角度來考慮，限流式接法要選用與待測電阻阻值相近的滑動變阻器，分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.
五、電流表內接法與外接法的比較
電流表內接法 電流表外接法
電路圖
誤差 原因 電流表分壓 U測＝Ux＋UA 電壓表分流 I測＝Ix＋IV
電阻 測量值 R測＝＝Rx＋RA>Rx 測量值大于真實值 R測＝＝適用 條件 RA Rx RV Rx
六、電流表內接法與外接法的選擇
1.阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法.
2.臨界值計算法
Rx<時，用電流表外接法；
Rx>時，用電流表內接法.
七、滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法的比較
限流式接法 分壓式接法
兩種接法的電路圖
負載R上電壓的調節范圍 (電源內阻不計) ≤U≤E 0≤U≤E
負載R上電流的調節范圍 (電源內阻不計) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑動變阻器兩種接法的適用條件
1.限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小).
2.分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的最大電阻要大).
九、常用電表的讀數
對于電壓表和電流表的讀數問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許的最大電壓或電流，然后根據表盤總的刻度數確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數即可.
(1)0～3 V的電壓表和0～3 A的電流表的讀數方法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V和0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數點后面兩位.
(2)對于0～15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數時只要求讀到小數點后面一位，即讀到0.1 V.
(3)對于0～0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事項
1.實驗前檢查電表指針是否指零，不指零時，要先調零.
2.電流表外接，滑動變阻器采用分壓式接法.
3.在小燈泡電壓接近額定值時，要緩慢增加電壓.
4.作I－U圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內，不要畫成折線.
（2024 黑龍江模擬）某同學想通過測繪某半導體材料的U﹣I圖像來研究該材料的電阻隨電壓變化的規律，所用的器材有；
待測半導體一只，額定電壓為2.5V，電阻約為幾歐；
電壓表一個，量程為0～3V，內阻約為3kΩ；
電流表一個，量程為0～0.6A，內阻約為0.1Ω；
滑動變阻器一個，干電池兩節，開關一個，導線若干。
完成下列問題：
①在圖甲中補全實驗電路圖。
②甲中開關在閉合之前，應把滑動變阻器的滑片置于 端。（選填“A”或“B”）
③該同學通過實驗作出該半導體的U﹣I圖像如圖乙所示，則該材料的電阻隨電壓的增加而 （選填“增加”“減小”“不變”）。
（2024 無錫一模）某同學為探究滑動變阻器的分壓特性，設計如圖1所示電路，選取兩個最大阻值不同的滑動變阻器，研究滑片P從A移到B的過程中定值電阻R0兩端的電壓變化。
（1）按照如圖1連接圖2所示的實物圖，實物圖中閉合開關時，滑動變阻器滑片應置于 ；（選填“最左端”“最右端”）
（2）測量R0兩端電壓U與對應（x為如圖1中AP的長度，L為AB的長度），實驗中得到兩個滑動變阻器的數據如表；以為橫軸、U為縱軸，在如圖3所示的方格紙中用描點法作出圖線與（已完成描點，請在答題卡上作出圖線）；
（3）用如圖1所示電路測量“正常發光時阻值與R0近似相等小燈泡”的伏安特性曲線時，應選用圖線 （選填“”“”）對應的滑動變阻器，說明選擇該變阻器的理由： 。
（2024 寧鄉市模擬）學校人群密集，是流感高發區，體溫計是班級必備物品，其中電子體溫計常用的測溫元器件是熱敏電阻。現有一熱敏電阻，室溫下它的阻值約為10Ω，某實驗小組想要研究該熱敏電阻的電阻與溫度的關系，實驗室可供選擇的實驗器材還有：
A.電壓表V（量程0～3V，內阻約為10kΩ）
B.電流表A（量程0～0.6A，內阻約為1Ω）
C.滑動變阻器R1（阻值范圍0～10Ω，允許的最大電流為2A）
D.滑動變阻器R2（阻值范圍0～200Ω，允許的最大電流為1A）
E.干電池2節
F.開關、導線若干
（1）興趣小組測出某種熱敏電阻的I﹣U圖像如圖1所示，滑動變阻器應該選用 （填器材前面的字母序號），他們選用的應該是圖 電路（填“甲”或“乙”）；
（2）被測元件的阻值R可根據電壓表的讀數U和電流表的讀數I求出，通過調節滑動變阻器接入電路的阻值，得到多組U、I數據，并對應求出多個R值，根據測得的數值作出如圖2所示的R﹣U圖像。當電壓表讀數為1V時，被測元件的發熱功率為 W（保留3位有效數字）。
（3）現將上述測量的兩個相同的熱敏電阻（伏安特性曲線如圖1所示）和定值電阻、恒壓電源組成如圖3所示的電路，電源電動勢為6V，內阻不計，定值電阻R0＝200Ω，則一個熱敏電阻消耗的電功率為 W（結果保留3位有效數字）。
實驗8：探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系
一、實驗原理
根據電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率.
把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R.
二、實驗電路圖及實物圖
如圖所示，
被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6 A)，電壓表(0～3 V)，滑動變阻器(50 Ω)，開關，導線若干，游標卡尺，毫米刻度尺.
三、實驗步驟
1.在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.
2.接好用伏安法測電阻的實驗電路.
3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.
4.把滑動變阻器的滑片調節到使接入電路中的電阻值最大的位置.
5.閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內.
6.將測得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，計算出金屬絲的電阻率.
四、數據處理
1.在求Rx的平均值時可用兩種方法
(1)用Rx＝分別算出各次的數值，再取平均值；
(2)用U－I圖線的斜率求出.
2.計算電阻率將記錄的數據Rx、l、d的值代入電阻率計算式ρ＝Rx＝.
五、注意事項
1.本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法.
2.被測金屬絲的有效長度，是指被測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測金屬絲長度，測量時應將金屬絲拉直，反復測量三次，求其平均值.
（2024 天津模擬）（1）“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的圖。
①圖乙中的F與F'兩力中，方向一定沿AO方向的是 。
②本實驗采用的科學方法是 。
A．理想實驗法
B．等效替代法
C．控制變量法
D．建立物理模型法
（2）某同學測量一段阻值很小的金屬絲電阻率。實驗步驟如下：
①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，結果如圖丙所示，則讀數d＝ mm；
②用圖丁所示的電路來測量此段金屬絲的電阻率，P是鱷魚夾，用來調節金屬絲接入電路的長度L，R0是定值電阻，其作用是 ；
③先將鱷魚夾P置于金屬絲的最 （選填“左”或“右”）端，閉合開關，改變P的位置，某次實驗測得金屬絲接入電路的長度L、電壓表示數U和電流表示數I，則金屬絲的電阻率ρ＝ （用題中物理量符號表示）。
（2024 佛山二模）碳纖維板是將碳素纖維使用樹脂浸潤硬化形成的碳纖維板材，具有強度高、重量輕、耐腐蝕等良好性能，它還具有較好的導電性，在一些高端器械上被廣泛使用。小明為了探究碳纖板的導電性能，找了一塊長20cm、寬2cm、厚約為2mm的碳纖板來測量其電阻率。實驗步驟如下：
（1）先用游標卡尺測出板的厚度如圖1所示，其讀數為d＝ mm。
（2）再用圖2所示的電路測量碳纖板的電阻，電路中定值電阻R0＝20Ω，電壓表可視為理想電壓表。閉合開關S，單刀雙擲開關打到a時，電壓讀數為2.0V，單刀雙擲開關打到b時，電壓讀數為4.5V。由此求得碳纖板的電阻R＝ Ω。碳纖板的電阻率ρ＝ Ω m。（結果均保留兩位有效數字）
（2024 下城區校級模擬）利用一段阻值約為5Ω的康銅電阻絲，測定康銅材料的電阻率。
（1）如圖1，用螺旋測微器測量電阻絲直徑，其讀數為 mm；
（2）現有電源（3V，內阻可不計）、滑動變阻器（0～20Ω，額定電流2A），電壓表（0～3V，內阻約3kΩ），開關和導線若干，電流表有兩個量程：電流表：0～0.6A，內阻約0.125Ω；0～3A，內阻約0.025Ω；為減小測量誤差，在實驗中電流表量程應選用0～ A；實驗電路應采用圖2中的 （“甲”或“乙”）；
（3）實驗測得以下數據：電壓表示數為U，電流表示數為I，電阻絲長度為l、直徑為d，則電阻率表達式為ρ＝ ；
（4）圖3為實驗所用的電流表和電壓表的表頭，可認為其誤差為最小刻度的一半。金屬材料的電阻率與溫度有關，關系式為ρ＝（1+at）ρ0。其中，a稱為溫度系數，t為攝氏溫度，ρ0為該金屬0℃時的電阻率，康銅的溫度系數a＝1.6×10﹣5℃﹣1。由此可以判斷，對康銅電阻率測量值影響更大的是 。（選填“電表讀數誤差”或“溫度”）
（2024 江蘇模擬）在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學選擇一根粗細均勻、阻值約為5Ω的電阻絲進行測量。
（1）先測量電阻絲的長度，再用螺旋測微器測量其直徑，結果如圖1所示為 mm。
（2）現有電源（電動勢E為3.0V，內阻不計）、開關和導線若干，以及下列器材：
A．電流表（量程0～0.6A，內阻約0.2Ω）
B．電壓表（量程0～3V，內阻約3kΩ）
C．滑動變阻器（0～5Ω，額定電流2A）
D．滑動變阻器（0～200Ω，額定電流1A）
為減小誤差，且電壓調節范圍盡量大，滑動變阻器應選 （填器材前的字母）。
（3）補充完成圖2中實物間的連線 。
（4）上述實驗，下列說法正確的是 。
A．多次測量金屬絲直徑并求平均值可以減小系統誤差
B．用電壓—電流圖像處理實驗數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差
C．電壓表分流會導致電阻測量值偏小
D．電流表分壓會導致電阻測量值偏大
（5）電導率是電阻率的倒數，常用單位是（（Ω cm）﹣1。電導率是反映水質的一項重要指標。某種飲用水的電導率約為1.0×10﹣3（Ω cm）﹣1。將該飲用水灌入一個高約12cm、容積約240mL的薄壁塑料瓶（如圖3所示），瓶的兩端用兩個略小于瓶底面積的固定金屬圓片電極密封。使說明采用圖2中的實驗器材能否較為精確地測量該飲用水的電導率。 。
（2024 鹿城區校級模擬）某實驗小組要測量一根金屬絲的電阻率，設計如圖（a）所示的實驗電路。請填寫空格處相關內容。
（1）將P移到金屬絲a位置，開啟電源，合上開關S，調節電阻箱的阻值到 （選填“最大”或“零”），并讀出此時電流表的示數I0，斷開開關S；
（2）適當向b端滑動P，閉合開關S，調節電阻箱使電流表示數為 ，記錄電阻絲aP部分的長度L和電阻箱對應的阻值R，斷開開關S；
（3）重復步驟②，直到記錄9組L和R值并畫出及的關系圖線如圖（b）所示；
（4）根據R﹣L圖線，求得斜率為 Ω/m；
（5）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖（c），其示數為 mm，可算得金屬絲的電阻率為 Ω m。
（2024 佛山一模）某實驗小組為了測量某發光二極管的I﹣U特性曲線，設計了如圖1所示的電路：從實驗室找到了如下器材：鋰電池（4V，內阻不計），滑動變阻器（最大阻值20Ω），保護電阻R，電壓表（量程3.0V內阻很大），電流表A1（量程0.6A，內阻為1Ω），電流表A2（量程20mA，內阻為8Ω）。
連接好電路，閉合開關，將滑片從滑動變阻器的一端盡頭逐漸滑至另一端的盡頭，測得的實驗數據如下表：
電壓U（V） 0 0.40 0.75 1.10 1.45 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00
電流I（mA） 0 0 0.04 0.12 0.18 0.70 0.70 3.84 6.70 12.60 18.51
根據實驗數據可知：
（1）滑動變阻器的滑動片置于 （填“a端”或“b端”）時，電壓表讀數為2.00V。
（2）實驗時選用的電流表為 （填“A1”或“A2”），選用的保護電阻R＝ Ω（保留三位有效數字）。
（3）根據實驗數據描繪出此發光二極管的I﹣U特性曲線如圖2所示。若將該二極管與R1＝200Ω的定值電阻、內阻不計的4V鋰電池串聯成如圖2所示的電路，則流經該二極管的電流I＝ mA。（結果保留一位小數）
（2024 雨花區校級一模）某同學用圖（a）所示電路完成“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗。所需器材：
小燈泡L（額定電壓3V，額定功率約0.6W）；
電源E（電動勢6V，內阻很小可忽略不計）；
電壓表V（量程3V，阻值很大）；
電流表A（量程0.25A，內阻約0.4Ω）；
滑動變阻器R（總阻值約10Ω）；
保護電阻R0（阻值待定）；
開關S；
導線若干。
（1）請依照圖（a）所示電路，在圖（b）中補全實物連線。
（2）實驗步驟：
①閉合開關前，調節滑動變阻器的滑片，使滑片停留在最 （選填“左”或“右”）端；
②閉合開關后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數，直至電壓達到額定電壓；
③記錄如下8組U和I的數據后斷開開關，根據實驗數據在圖（c）所示方格紙上描繪完整的表格數據并作出小燈泡的伏安特性曲線。
編號 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.175 0.200 0.215 0.220
小燈泡發光情況 不亮 微亮 逐漸變亮 正常發光
（3）若實驗室中沒有量程為0.25A的電流表，可用一只量程為50mA，阻值為2Ω的毫安表并聯電阻值為 Ω的定值電阻改裝而成。
（4）燈泡正常發光時的電阻與燈泡不亮時的電阻的比值為 （計算結果保留2位有效數字）。
（5）為了能順利完成實驗，且較大程度起到保護作用，保護電阻R0的阻值應為 Ω（選填“20”、“10”、“5”或“2”）。
（2024 南充模擬）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：
小燈泡L，“38V、0.3A”
電壓表V，量程0～5V，內阻5kΩ
電流表A1，量程0～100mA，內阻4Ω
電流表A2，量程0～500mA，內阻0.4Ω
滑動變阻器R1，最大阻值100Ω，額定電流0.5A
滑動變阻器R3，最大阻值10Ω，額定電流2.0A
直流電源E，電動勢約為6V，內阻約為0.5Ω
（1）在上述器材中，滑動變阻器應選 ，電流表應選 ；
（2）根據電路圖補全實物圖連線。第43講　電學實驗(一)
實驗7：測繪小燈泡的伏安特性曲線
一、實驗原理
用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在I－U坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來.
二、實驗電路圖及器材
如圖所示.
小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表(0～3 V～15 V)與電流表(0～0.6 A～3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 Ω)一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關一個、導線若干、坐標紙、鉛筆.
三、實驗步驟
1.確定電表量程，按照實驗電路圖連接電路.
2.將滑動變阻器滑片滑到a端，閉合開關，使電壓從0開始變化.
3.移動滑片，測出多組不同的電壓與電流值.
4.在坐標紙上以I為縱軸，以U為橫軸，建立坐標系.在坐標紙上描出各組數據所對應的點，將各點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線.
5.拆除電路，整理器材.
四、實驗器材選取
1.原則：(1)安全；(2)精確；(3)操作方便.
2.具體要求
(1)電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A.
(2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流.
(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值.
(4)電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的以上.
(5)從便于操作的角度來考慮，限流式接法要選用與待測電阻阻值相近的滑動變阻器，分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.
五、電流表內接法與外接法的比較
電流表內接法 電流表外接法
電路圖
誤差 原因 電流表分壓 U測＝Ux＋UA 電壓表分流 I測＝Ix＋IV
電阻 測量值 R測＝＝Rx＋RA>Rx 測量值大于真實值 R測＝＝適用 條件 RA Rx RV Rx
六、電流表內接法與外接法的選擇
1.阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法.
2.臨界值計算法
Rx<時，用電流表外接法；
Rx>時，用電流表內接法.
七、滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法的比較
限流式接法 分壓式接法
兩種接法的電路圖
負載R上電壓的調節范圍 (電源內阻不計) ≤U≤E 0≤U≤E
負載R上電流的調節范圍 (電源內阻不計) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑動變阻器兩種接法的適用條件
1.限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小).
2.分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的最大電阻要大).
九、常用電表的讀數
對于電壓表和電流表的讀數問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許的最大電壓或電流，然后根據表盤總的刻度數確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數即可.
(1)0～3 V的電壓表和0～3 A的電流表的讀數方法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V和0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數點后面兩位.
(2)對于0～15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數時只要求讀到小數點后面一位，即讀到0.1 V.
(3)對于0～0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事項
1.實驗前檢查電表指針是否指零，不指零時，要先調零.
2.電流表外接，滑動變阻器采用分壓式接法.
3.在小燈泡電壓接近額定值時，要緩慢增加電壓.
4.作I－U圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內，不要畫成折線.
（2024 黑龍江模擬）某同學想通過測繪某半導體材料的U﹣I圖像來研究該材料的電阻隨電壓變化的規律，所用的器材有；
待測半導體一只，額定電壓為2.5V，電阻約為幾歐；
電壓表一個，量程為0～3V，內阻約為3kΩ；
電流表一個，量程為0～0.6A，內阻約為0.1Ω；
滑動變阻器一個，干電池兩節，開關一個，導線若干。
完成下列問題：
①在圖甲中補全實驗電路圖。
②甲中開關在閉合之前，應把滑動變阻器的滑片置于 端。（選填“A”或“B”）
③該同學通過實驗作出該半導體的U﹣I圖像如圖乙所示，則該材料的電阻隨電壓的增加而 （選填“增加”“減小”“不變”）。
【解答】解：①由題意可知，半導體元件的阻值Rx只有幾歐姆，是一個小電阻，根據口訣“小外偏小”應選擇電流表的外接法，電路圖如下
②實驗時，半導體兩端的電壓應該從零開始變大，故滑動變阻器的滑片應置于B端。
③由歐姆定律可知
故圖像與原點連線的斜率的大小表示半導體電阻的大小，由圖可知，則該材料的電阻隨電壓的增加而減小。
故答案為：①實驗電路圖如上所示；②B；③減小。
（2024 無錫一模）某同學為探究滑動變阻器的分壓特性，設計如圖1所示電路，選取兩個最大阻值不同的滑動變阻器，研究滑片P從A移到B的過程中定值電阻R0兩端的電壓變化。
（1）按照如圖1連接圖2所示的實物圖，實物圖中閉合開關時，滑動變阻器滑片應置于 ；（選填“最左端”“最右端”）
（2）測量R0兩端電壓U與對應（x為如圖1中AP的長度，L為AB的長度），實驗中得到兩個滑動變阻器的數據如表；以為橫軸、U為縱軸，在如圖3所示的方格紙中用描點法作出圖線與（已完成描點，請在答題卡上作出圖線）；
（3）用如圖1所示電路測量“正常發光時阻值與R0近似相等小燈泡”的伏安特性曲線時，應選用圖線 （選填“”“”）對應的滑動變阻器，說明選擇該變阻器的理由： 。
【解答】解：（1）根據電路圖連接實物圖，如圖所示
滑動變阻器為分壓式接法，為了保護電路，閉合開關之前，滑動變阻器的滑片應置于使測量電路兩端電壓為零處，故應置于最左端；
（2）用平滑的曲線把這些點擬合起來，隔得遠的點舍掉，如圖所示
；
（3）根據（2）作出的圖像可知，選用對應的滑動變阻器，因為選用對應的滑動變阻器，滑片移動的時候電壓變化較均勻，方便操作。
（2024 寧鄉市模擬）學校人群密集，是流感高發區，體溫計是班級必備物品，其中電子體溫計常用的測溫元器件是熱敏電阻。現有一熱敏電阻，室溫下它的阻值約為10Ω，某實驗小組想要研究該熱敏電阻的電阻與溫度的關系，實驗室可供選擇的實驗器材還有：
A.電壓表V（量程0～3V，內阻約為10kΩ）
B.電流表A（量程0～0.6A，內阻約為1Ω）
C.滑動變阻器R1（阻值范圍0～10Ω，允許的最大電流為2A）
D.滑動變阻器R2（阻值范圍0～200Ω，允許的最大電流為1A）
E.干電池2節
F.開關、導線若干
（1）興趣小組測出某種熱敏電阻的I﹣U圖像如圖1所示，滑動變阻器應該選用 （填器材前面的字母序號），他們選用的應該是圖 電路（填“甲”或“乙”）；
（2）被測元件的阻值R可根據電壓表的讀數U和電流表的讀數I求出，通過調節滑動變阻器接入電路的阻值，得到多組U、I數據，并對應求出多個R值，根據測得的數值作出如圖2所示的R﹣U圖像。當電壓表讀數為1V時，被測元件的發熱功率為 W（保留3位有效數字）。
（3）現將上述測量的兩個相同的熱敏電阻（伏安特性曲線如圖1所示）和定值電阻、恒壓電源組成如圖3所示的電路，電源電動勢為6V，內阻不計，定值電阻R0＝200Ω，則一個熱敏電阻消耗的電功率為 W（結果保留3位有效數字）。
【解答】解：（1）描繪熱敏電阻的伏安特性曲線，要求電壓從0開始調節，滑動變阻器接成分壓電路，則應該選用阻值較小的C，電壓表的內阻遠大于待測電阻，則應該采用電流表外接電路，故選擇電路乙；
（2）當電壓表讀數為1V時，被測元件的電阻為6Ω，則發熱功率為
（3）設熱敏電阻兩端電壓為U、通過熱敏電阻的電流為I，根據閉合電路歐姆定律有2U+IR0＝E，代入數據得 U＝3﹣100I作出圖線如圖所示
圖線交點表示此時熱敏電阻的電壓為2.4V，電流為6mA，則功率為
P＝U'I'＝2.4×6×10﹣3W＝0.0144W
故答案為：（1）C，乙；（2）0.167；（3）0.0144
實驗8：探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系
一、實驗原理
根據電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率.
把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R.
二、實驗電路圖及實物圖
如圖所示，
被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6 A)，電壓表(0～3 V)，滑動變阻器(50 Ω)，開關，導線若干，游標卡尺，毫米刻度尺.
三、實驗步驟
1.在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.
2.接好用伏安法測電阻的實驗電路.
3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.
4.把滑動變阻器的滑片調節到使接入電路中的電阻值最大的位置.
5.閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內.
6.將測得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，計算出金屬絲的電阻率.
四、數據處理
1.在求Rx的平均值時可用兩種方法
(1)用Rx＝分別算出各次的數值，再取平均值；
(2)用U－I圖線的斜率求出.
2.計算電阻率將記錄的數據Rx、l、d的值代入電阻率計算式ρ＝Rx＝.
五、注意事項
1.本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法.
2.被測金屬絲的有效長度，是指被測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測金屬絲長度，測量時應將金屬絲拉直，反復測量三次，求其平均值.
（2024 天津模擬）（1）“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的圖。
①圖乙中的F與F'兩力中，方向一定沿AO方向的是 。
②本實驗采用的科學方法是 。
A．理想實驗法
B．等效替代法
C．控制變量法
D．建立物理模型法
（2）某同學測量一段阻值很小的金屬絲電阻率。實驗步驟如下：
①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，結果如圖丙所示，則讀數d＝ mm；
②用圖丁所示的電路來測量此段金屬絲的電阻率，P是鱷魚夾，用來調節金屬絲接入電路的長度L，R0是定值電阻，其作用是 ；
③先將鱷魚夾P置于金屬絲的最 （選填“左”或“右”）端，閉合開關，改變P的位置，某次實驗測得金屬絲接入電路的長度L、電壓表示數U和電流表示數I，則金屬絲的電阻率ρ＝ （用題中物理量符號表示）。
【解答】解：（1）①圖乙中的F與F'兩力中，F'為用一個彈簧測力計拉橡皮條時的拉力，該力一定沿AO方向，F為通過平四邊形定則做出的兩分力的合力。
②該實驗采用了“等效替代的方法，即兩次拉橡皮筋效果與一次拉橡皮筋的效果是相同的，故ACD錯誤，B正確；
故選：B。
（2）①螺旋測微器的精確度為0.01mm，讀數為d＝0.5mm+17.0×0.01mm＝0.670mm；
②R0是定值電阻，其作用是保護電路；
③為保護電路，金屬絲應在最大阻值處，即先將鱷魚夾P置于金屬絲的最左端；
根據歐姆定律有R
根據電阻定律有R＝ρ
其中S
聯立解得ρ
故答案為：（1）①F'；②B；（2）①0.670；②保護電路；③左；
（2024 佛山二模）碳纖維板是將碳素纖維使用樹脂浸潤硬化形成的碳纖維板材，具有強度高、重量輕、耐腐蝕等良好性能，它還具有較好的導電性，在一些高端器械上被廣泛使用。小明為了探究碳纖板的導電性能，找了一塊長20cm、寬2cm、厚約為2mm的碳纖板來測量其電阻率。實驗步驟如下：
（1）先用游標卡尺測出板的厚度如圖1所示，其讀數為d＝ mm。
（2）再用圖2所示的電路測量碳纖板的電阻，電路中定值電阻R0＝20Ω，電壓表可視為理想電壓表。閉合開關S，單刀雙擲開關打到a時，電壓讀數為2.0V，單刀雙擲開關打到b時，電壓讀數為4.5V。由此求得碳纖板的電阻R＝ Ω。碳纖板的電阻率ρ＝ Ω m。（結果均保留兩位有效數字）
【解答】解：（1）游標卡尺的精確度為0.1mm，讀數為d＝1mm+4×0.1mm＝1.4mm；
（2）單刀雙擲開關打到a時，電壓讀數為2.0V，根據歐姆定律可知電流為I
解得I＝0.1A；
單刀雙擲開關打到b時，電壓讀數為4.5V，可知碳纖板的電壓為U2＝4.5V﹣2.0V＝2.5V
則碳纖板的電阻為R
解得R＝25Ω
根據電阻定律有R
其中L＝20cm＝0.2m，S＝2×10﹣2×2×10﹣3m2＝4×10﹣5m2
解得ρ＝5.0×10﹣3Ω m
故答案為：（1）1.4；（2）25；5.0×10﹣3
（2024 下城區校級模擬）利用一段阻值約為5Ω的康銅電阻絲，測定康銅材料的電阻率。
（1）如圖1，用螺旋測微器測量電阻絲直徑，其讀數為 mm；
（2）現有電源（3V，內阻可不計）、滑動變阻器（0～20Ω，額定電流2A），電壓表（0～3V，內阻約3kΩ），開關和導線若干，電流表有兩個量程：電流表：0～0.6A，內阻約0.125Ω；0～3A，內阻約0.025Ω；為減小測量誤差，在實驗中電流表量程應選用0～ A；實驗電路應采用圖2中的 （“甲”或“乙”）；
（3）實驗測得以下數據：電壓表示數為U，電流表示數為I，電阻絲長度為l、直徑為d，則電阻率表達式為ρ＝ ；
（4）圖3為實驗所用的電流表和電壓表的表頭，可認為其誤差為最小刻度的一半。金屬材料的電阻率與溫度有關，關系式為ρ＝（1+at）ρ0。其中，a稱為溫度系數，t為攝氏溫度，ρ0為該金屬0℃時的電阻率，康銅的溫度系數a＝1.6×10﹣5℃﹣1。由此可以判斷，對康銅電阻率測量值影響更大的是 。（選填“電表讀數誤差”或“溫度”）
【解答】解：（1）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數。由圖1所示螺旋測微器可知，電阻絲直徑
d＝0mm+21.7×0.01mm＝0.217mm
（2）電路最大電流約為
所以電流表量程應選擇0～0.6A。
由題意可知
為了減小實驗誤差，電流表應采用外接法，應選擇圖甲所示實驗電路。
（3）根據歐姆定律得
由電阻定律得
解得：ρ
（4）康銅的溫度系數a＝1.6×10﹣5℃﹣1非常小約等于0，由電阻率與溫度有的關系式可知，溫度對康銅的電阻率幾乎沒有影響，由此可以判斷，對康銅電阻率測量值影響更大的是電表讀數誤差。
故答案為：（1）0.217；（2）0.6A；甲；（3）；（4）電表讀數誤差
（2024 江蘇模擬）在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學選擇一根粗細均勻、阻值約為5Ω的電阻絲進行測量。
（1）先測量電阻絲的長度，再用螺旋測微器測量其直徑，結果如圖1所示為 mm。
（2）現有電源（電動勢E為3.0V，內阻不計）、開關和導線若干，以及下列器材：
A．電流表（量程0～0.6A，內阻約0.2Ω）
B．電壓表（量程0～3V，內阻約3kΩ）
C．滑動變阻器（0～5Ω，額定電流2A）
D．滑動變阻器（0～200Ω，額定電流1A）
為減小誤差，且電壓調節范圍盡量大，滑動變阻器應選 （填器材前的字母）。
（3）補充完成圖2中實物間的連線 。
（4）上述實驗，下列說法正確的是 。
A．多次測量金屬絲直徑并求平均值可以減小系統誤差
B．用電壓—電流圖像處理實驗數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差
C．電壓表分流會導致電阻測量值偏小
D．電流表分壓會導致電阻測量值偏大
（5）電導率是電阻率的倒數，常用單位是（（Ω cm）﹣1。電導率是反映水質的一項重要指標。某種飲用水的電導率約為1.0×10﹣3（Ω cm）﹣1。將該飲用水灌入一個高約12cm、容積約240mL的薄壁塑料瓶（如圖3所示），瓶的兩端用兩個略小于瓶底面積的固定金屬圓片電極密封。使說明采用圖2中的實驗器材能否較為精確地測量該飲用水的電導率。 。
【解答】解：（1）螺旋測微器的精確度為0.01mm，電阻絲的直徑D＝0.5mm+17.0×0.01mm＝0.670mm
（2）為減小誤差，且電壓調節范圍盡量大，滑動變阻器應采用分壓式接法；為了保證電路安全和方便調節，滑動變阻器選C；
（3）由于
滿足
因此，電流表采用外接法；滑動變阻器采用分壓式接法，實驗電路連接圖如圖所示：
（4）A．多次測量金屬絲直徑并求平均值，可以減小偶然誤差，故A錯誤；
B．用電壓—電流圖像處理實驗數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差，故B正確；
CD．實驗的誤差來源于電壓表分流，根據并聯電路的電流特點，通過待測電阻的電流IR＝I﹣IV
根據歐姆定律，待測電阻真實值
因此，待測電阻的測量值偏小，故C正確，D錯誤。
故選：BC。
（5）薄壁塑料瓶的直徑
根據電阻定律，某種飲用水電阻
代入數據解得
根據歐姆定律，電路中的最大電流
實驗器材中的電流表的量程太大，不能精確測量通過某種飲用水的電流；
因此不能采用圖2中的實驗器材能否較為精確地測量該飲用水的電導率。
故答案為：（1）0.670；（2）C；（3）見解析；（4）BC；（5）不能，原因見解析。
（2024 鹿城區校級模擬）某實驗小組要測量一根金屬絲的電阻率，設計如圖（a）所示的實驗電路。請填寫空格處相關內容。
（1）將P移到金屬絲a位置，開啟電源，合上開關S，調節電阻箱的阻值到 （選填“最大”或“零”），并讀出此時電流表的示數I0，斷開開關S；
（2）適當向b端滑動P，閉合開關S，調節電阻箱使電流表示數為 ，記錄電阻絲aP部分的長度L和電阻箱對應的阻值R，斷開開關S；
（3）重復步驟②，直到記錄9組L和R值并畫出及的關系圖線如圖（b）所示；
（4）根據R﹣L圖線，求得斜率為 Ω/m；
（5）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖（c），其示數為 mm，可算得金屬絲的電阻率為 Ω m。
【解答】解：（1）（2）根據實驗原理，剛開始應將電阻箱電阻調到零，適當向b端滑動P，閉合開關S，調節電阻箱使電流表示數仍為I0，
（4）根據R﹣L圖線，求得斜率為k31Ω/m
（5）根據圖丙螺旋測微器固定尺讀數為0，可動刻度讀數為20.0×0.01mm＝0.200mm，讀數可得：d＝0.200mm；
金屬絲接入電路部分的長度x，由電阻定律得R，可知k，
將d＝0.200mm＝2×10﹣4m代入解得
ρ＝0.97×10﹣6Ω m
故答案為：（1）零；（2）I0；（4）31（5）0.200，0.97×10﹣6
（2024 佛山一模）某實驗小組為了測量某發光二極管的I﹣U特性曲線，設計了如圖1所示的電路：從實驗室找到了如下器材：鋰電池（4V，內阻不計），滑動變阻器（最大阻值20Ω），保護電阻R，電壓表（量程3.0V內阻很大），電流表A1（量程0.6A，內阻為1Ω），電流表A2（量程20mA，內阻為8Ω）。
連接好電路，閉合開關，將滑片從滑動變阻器的一端盡頭逐漸滑至另一端的盡頭，測得的實驗數據如下表：
電壓U（V） 0 0.40 0.75 1.10 1.45 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00
電流I（mA） 0 0 0.04 0.12 0.18 0.70 0.70 3.84 6.70 12.60 18.51
根據實驗數據可知：
（1）滑動變阻器的滑動片置于 （填“a端”或“b端”）時，電壓表讀數為2.00V。
（2）實驗時選用的電流表為 （填“A1”或“A2”），選用的保護電阻R＝ Ω（保留三位有效數字）。
（3）根據實驗數據描繪出此發光二極管的I﹣U特性曲線如圖2所示。若將該二極管與R1＝200Ω的定值電阻、內阻不計的4V鋰電池串聯成如圖2所示的電路，則流經該二極管的電流I＝ mA。（結果保留一位小數）
【解答】解：（1）圖1系滑動變阻器的分壓式接法，當滑動片在a端時，電壓表示數為0，故只能是“b端”；
（2）根據圖2可得，電流的最大值不足20mA，故電流表選用的A2，二極管兩端電壓為2.0V時，根據圖2可知，其電阻R′Ω＝108Ω，由于鋰電池內阻不計，滑動片置于“b端”時總電壓為4V，故R和電流表的串聯總阻值也等于R′，
所以R＝R′﹣RA＝108Ω﹣8Ω＝100Ω；
（3）將R1等效為電源內阻，根據閉合電路的歐姆定律路端電壓
U＝E﹣IR1，
代入數據得I＝20﹣5U（mA）
把這個伏安特性曲線畫入圖2，如下
兩圖線的交點的縱坐標為流過二極管的電流，大小為10.5mA。
故答案為：（1）b端；（2）A2，100；（3）10.5。
（2024 雨花區校級一模）某同學用圖（a）所示電路完成“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗。所需器材：
小燈泡L（額定電壓3V，額定功率約0.6W）；
電源E（電動勢6V，內阻很小可忽略不計）；
電壓表V（量程3V，阻值很大）；
電流表A（量程0.25A，內阻約0.4Ω）；
滑動變阻器R（總阻值約10Ω）；
保護電阻R0（阻值待定）；
開關S；
導線若干。
（1）請依照圖（a）所示電路，在圖（b）中補全實物連線。
（2）實驗步驟：
①閉合開關前，調節滑動變阻器的滑片，使滑片停留在最 （選填“左”或“右”）端；
②閉合開關后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數，直至電壓達到額定電壓；
③記錄如下8組U和I的數據后斷開開關，根據實驗數據在圖（c）所示方格紙上描繪完整的表格數據并作出小燈泡的伏安特性曲線。
編號 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.175 0.200 0.215 0.220
小燈泡發光情況 不亮 微亮 逐漸變亮 正常發光
（3）若實驗室中沒有量程為0.25A的電流表，可用一只量程為50mA，阻值為2Ω的毫安表并聯電阻值為 Ω的定值電阻改裝而成。
（4）燈泡正常發光時的電阻與燈泡不亮時的電阻的比值為 （計算結果保留2位有效數字）。
（5）為了能順利完成實驗，且較大程度起到保護作用，保護電阻R0的阻值應為 Ω（選填“20”、“10”、“5”或“2”）。
【解答】解：（1）根據電路圖，連接實物圖為
（2）滑動變阻器采用分壓式接法，為了保證電路安全，閉合開關前，滑動變阻器的滑動片應位于分壓電壓為零的那一端，即應使滑片停留在最左端。
（3）設毫安表的量程為I1，電阻為R1，根據歐姆定律及并聯電路的電流特點，改裝電流表的量程
代入數據解得R＝0.5Ω
（4）小燈泡不亮時，電阻為
小燈泡正常發光時，電阻為
因此燈泡正常發光時的電阻與燈泡不亮時的電阻的比值
（5）為較大程度地保護電路，則應串聯一個保護電阻R0，使得滑動變阻器的滑片滑到最右端時，小燈泡能正常發光；
根據并聯電路的特點，并聯電阻
從表格中可知，小燈泡正常發光時電壓為3V
根據串聯電路電壓的分配與電阻的關系
代入數據解得R0＝5.76Ω
考慮到電流表內阻和電源內阻的實際影響，保護電阻選擇R0＝5Ω即可。
故答案為：（1）見解析；（2）左；（3）0.5；（4）1.4；（5）5。
（2024 南充模擬）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：
小燈泡L，“38V、0.3A”
電壓表V，量程0～5V，內阻5kΩ
電流表A1，量程0～100mA，內阻4Ω
電流表A2，量程0～500mA，內阻0.4Ω
滑動變阻器R1，最大阻值100Ω，額定電流0.5A
滑動變阻器R3，最大阻值10Ω，額定電流2.0A
直流電源E，電動勢約為6V，內阻約為0.5Ω
（1）在上述器材中，滑動變阻器應選 ，電流表應選 ；
（2）根據電路圖補全實物圖連線。
【解答】解：（1）由電路圖可知滑動變阻器采用分壓式接法，為方便調節，選擇電阻值比較小的滑動變阻器R3
燈泡額定電流是0.3A，所以電流表的量程選擇500mA的A2，
（2）根據實驗電路圖連接實物圖如圖所示
故答案為：（1）R3，A2；（2）見解析。

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