3．（2014·浙江·22）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．
（1）图7是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．
图7
（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图8所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________（填“○”或“×”）表示的．
图8
（3）请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.
答案
（1）见解析图
（2）× （3）见解析图 用“×”表示的数据连线时，1.2（1.1～1.3均可），用“○”表示的数据连线时，1.6（1.5～1.7均可）
解析
（1）连线如图所示．
（2）U－I图像如图所示．
U－I图像的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“×”表示的．
（3）在U－I图像上，选用外接法所得的“×”连线，则R＝
＝1.2Ω，选用内接法所得的“○”连线，则R＝
＝1.6Ω.
1．电路结构：
实验电路至少包括三个部分：
（1）测量电路；
（2）控制电路（滑动变阻器、开关）；（3）电源．
2．电路设计：
（1）电表选择注意三方面：
①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的
；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装．
（2）测量电路设计：
若
>
，则应把电流表内接；若
<
，则应把电流表外接．
（3）控制电路：
以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：
①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小．
考题3 描绘小灯泡（或者其他元件）的伏安特性曲线
例3
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：
A．直流电源3V（内阻可不计）
B．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）
C．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器（10Ω，1A）
E．滑动变阻器（1kΩ，300mA）
F．开关、导线若干
（1）本实验中滑动变阻器选用________．（填“D”或“E”）
（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图9所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是________；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是________；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是________．
图9
（3）下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图10所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线.
U/V
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0
0.17
0.30
0.39
0.45
0.49
图10
④如图11所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为________W（结果保留两位有效数字）．
图11
解析
（1）因描绘小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选择D.
（2）电压表有示数，说明通过电压表的电路为通路，而小灯泡不亮，通过与电压表并联的小灯泡的电路为断路，所以导线d断开；若电压表示数为零，而电流表有示数，说明电路接通，电压表没有接入电路，所以h断开；若电压表、电流表示数不能调为零，是因为滑动变阻器是限流式接法，故是g断开．
（3）描点画图，如图所示．
（4）设灯泡的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：
U0＝U＋2IR0，所以U＝－2R0I＋U0，代入数据U＝－10I＋4，在灯泡的伏安特性曲线坐标图上画出该直线，其交点（U，I）对应的电压电流值即为灯泡的实际电压、电流值，可得灯泡消耗的实际功率P＝UI＝0.30W.
答案
（1）D
（2）d h g （3）见解析图 （4）0.30
4．某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6mA，最大电压不超过7V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图12所示，图中定值电阻R＝1kΩ，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5Ω；电压表（未画出）量程为10V，内阻约为10kΩ；电源电动势E为12V，内阻不计．
图12
（1）实验时有两个滑动变阻器可供选择：
A．阻值0～200Ω，额定电流0.3A
B．阻值0～20Ω，额定电流0.5A
应选的滑动变阻器是________（填“A”或“B”）．
正确接线后，测得数据如下表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I/mA
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
（2）由以上数据分析可知，电压表应并联在M与________（填“O”或“P”）之间；
（3）在图12中将电路图补充完整；
（4）从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是：
______________________________
________________________________________________________________________.
答案
（1）A
（2）P （3）电路图见解析图
（4）当元件两端的电压小于6V时，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6V时，随着电压的升高电阻逐渐变小
解析
（1）滑动变阻器A允许的最大电压为0.3×200V＝60V＞12V，滑动变阻器B两端所能加的最大电压为0.5×20V＝10V＜12V，为保证安全，滑动变阻器应选A.
（2）由表中实验数据可知，电学元件电阻最小测量值约为：
R＝
Ω≈1163.6Ω，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻约为10kΩ，相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此电压表应并联在M与P之间．
（3）描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由
（2）可知，电流表采用内接法，实验电路图如图所示：
（4）由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于6V时，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6V时，随着电压的升高电流迅速增大，电压与电流的比值减小，电阻变小．
知识专题练 训练13
题组1 电表读数和多用电表的使用
1．
（1）用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上________．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e．旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔
图1
根据如图1所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.
（2）下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是（ ）
A．测量电阻时如果指针偏角过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
答案
（1）cabe 30k
（2）AC
解析
（1）测量几十千欧的电阻Rx我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行欧姆调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新欧姆调零，再进行测量；使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大挡，拔出表笔．欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30kΩ.
（2）欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位．电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业．
题组2 测量电阻的实验
2．（2014·安徽·21Ⅱ）某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验．
（1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图2所示，得出电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为________V（结果保留两位有效数字）．
图2
（2）为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了如图3所示的电路图，实验步骤如下：
图3
A．断开开关S，按图3连接好电路；
B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；
C．将电阻箱R0的阻值调到零；
D．闭合开关S；
E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V的位置；
F．保持滑动变阻器R的滑片P的位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V的位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；
G．断开开关S.
实验中可供选择的实验器材有：
a．待测电压表
b．滑动变阻器：
最大阻值2000Ω
c．滑动变阻器：
最大阻值10Ω
d．电阻箱：
最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
e．电阻箱：
最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
f．电池组：
电动势约6V，内阻可忽略
g．开关、导线若干
按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：
①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________（填“b”或“c”），电阻箱中选用________（填“d”或“e”）．
②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真（填“>”或“<”）；若RV越大，则
越________（填“大”或“小”）．
答案
（1）1.0
（2）①c d ②> 小
解析
（1）欧姆表的中值电阻即为其内阻值．由欧姆挡中央刻度值为“15”可知欧姆表内阻为1.5×103Ω，根据电阻分压原理可知，电压表的示数U＝
·RV＝
×3×103V＝1.0V.
（2）①明确半偏法测电阻的实验原理．由半偏法测电阻和滑动变阻器的分压接法可知，滑动变阻器的阻值应远小于电表内阻，故滑动变阻器选c.电阻箱的最大阻值应与电压表内阻相近或大于电压表内阻，故电阻箱选d.
②接入电阻箱后，电路总电阻阻值变大，干路电流变小，变阻箱R0和电压表分担的电压变大，则UR0>URV，故R测>R真．RV越大，R测越接近真实值，故
越小．
题组3 描绘小灯泡（或者其他元件）的伏安特性曲线
3．某探究小组要描绘一个标有“4V,1W”的小灯泡的R－U曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
A．电压表V（量程5V，内阻约为5kΩ）
B．直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）
C．电流表A1（量程150mA，内阻约为2Ω）
D．电流表A2（量程300mA，内阻约为1Ω）
E．滑动变阻器R1（阻值0～10Ω）
F．滑动变阻器R2（阻值0～200Ω）
（1）实验中要求小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小且方便调节，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________（填写仪器符号）．请在虚线框中画出该实验的电路图．
（2）根据实验数据，计算并描绘出了R—U图象，如图4所示．由图象可知，当所加电压为3.0V时，小灯泡实际消耗的电功率为________W（计算结果保留两位有效数字）．
图4
（3）小灯泡的P－U图象及I－U图象如图5甲、乙所示．则小灯泡的电功率P随电压U变化的曲线是________；小灯泡的伏安特性曲线是________．（填“a”、“b”、“c”、“d”）
图5
答案
（1）A2 R1 见解析图
（2）0.75 （3）b c
解析
（1）待测小灯泡为“4V,1W”，故其额定电流I＝
＝0.25A＝250mA，故电流表只能选择A2；要描绘小灯泡RL的R－U曲线，电压要从0开始连续可调，故滑动变阻器采用分压式接法，为方便实验操作滑动变阻器应选R1.灯泡正常发光时的电阻R＝
＝
Ω＝16Ω，电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为1Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法；描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示．
（2）当电压为3V时，由题图可知小灯泡的电阻为12Ω，故此时小灯泡消耗的实际功率P＝
＝
W≈0.75W.
（3）灯泡电功率P＝
，由于灯泡电阻随温度的升高而增大，由小灯泡的R－U图象可知，U变大，I变大，而P＝IU，因此P－U图象的斜率应随电压的增大而增大，故b正确；由小灯泡的R－U图象可知随电压的增大灯泡的电阻增大，故
逐渐减小，故I－U图象的斜率随电压的增大而减小，故c正确．
4．要描绘一个标有“3V，0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，已选用的器材有：
电源（电动势为4.5V，内阻约1Ω）
电流表（量程为0～300mA，内阻约5Ω）
电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）
滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）
开关一个和导线若干．
（1）为便于实验操作，并确保实验有尽可能高的精度，则实验的电路图应选用下图中的________（填字母代号）．
（2）图6是实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在
（1）问中所选的电路图补充完成图中实物间的连线（用笔画线代替导线）．
图6
（3）测量结束后，先把滑动变阻器滑片移到________（填“左端”或“右端”），然后断开开关，接着拆除导线，整理好器材．
（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图7所示．由图象可知小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________（填“不变”、“增大”或“减小”）．
图7
答案
（1）C
（2）如图所示
（3）左端 （4）增大
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