粤教版（2019）必修第三册《3.1 导体的伏安特性曲线》2024年同步练习卷
一、单选题：本大题共12小题，共48分。
1.在电阻为的导体中通以恒定电流，内通过导体横截面的电荷量是，这时加在导体两端的电压是( )
A. B. C. D.
2.某电解池，如果在内共有个二价正离子和个一价负离子通过面积为的某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A. B. C. D.
3.有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积中有个自由电子，电子的电量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内，通过导体横截面的自由电子数可表示为( )
．
A. B. C. D.
4.如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，内通过溶液内横截面的正离子数是，负离子数是，设元电荷的电量为，以下解释正确的是( )
A. 正离子定向移动形成电流，方向从到，负离子定向移动形成电流方向从到
B. 溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
C. 溶液内电流方向从到，电流
D. 溶液内电流方向从到，电流
5.如图所示是滑动变阻器的示意图，下列说法正确的是( )
A. 和接入电路中时，向右移动电流增大
B. 和接入电路中时，向右移动电流减小
C. 和接入电路中时，向右移动电流减小
D. 和接入电路中时，向右移动电流减小
6.某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的图象如图所示，则下述判断正确的是( )
A. 只有乙图象是正确的
B. 甲、丙图象是曲线，肯定误差太大
C. 甲、丙为线性元件，乙为非线性元件
D. 甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大误差
7.小灯泡的伏安特性曲线如图的段曲线所示，由图可知，灯丝的电阻因温度的影响改变了( )
A.
B.
C.
D.
8.一只普通白炽灯，不通电时灯丝的电阻为；正常发光时灯丝的电阻为比较和的大小，应是( )
A. B.
C. D. 条件不足，无法判断
9.两电阻、的电流和电压的关系如图所示，可知两电阻：等于( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
10.某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验所测得的数据，分别绘制了图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是( )
A. 图甲的元件可以作为标准电阻使用 B. 图乙的电阻随电压升高而减小
C. 图丙的电阻随电压升高而增大 D. 图乙可能是半导体元件
11.一横截面积为、长为的柱状导体，其伏安特性曲线如图所示，则该导体( )
A. 电阻率随温度的升高而减小
B. 热功率跟导体中电流的平方成正比
C. 两端电压为时，功率为
D. 两端电压为时，电阻率为
12.如图甲所示连接电路，电源，内阻不计，灯泡的额定电压为，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为。则( )
A. 灯泡的阻值随电流的增大而减小 B. 灯泡消耗电功率的最小值是
C. 滑动变阻器接入电路的阻值应至少为 D. 灯泡的额定功率为
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.某同学想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下：
待测小灯泡一只，额定电压为，电阻约为几欧；
电压表一个，量程，内阻约为；
电流表一个，量程，内阻约为；
滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。
请在图甲中画出实验的电路图；
在图乙中描绘出小灯泡伏安特性曲线；
由中图像知，小灯泡正常工作时的电阻为______结果保留两位有效数字。
14.要测绘一个标有“，”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到，并便于操作。已选用的器材有：
电池组电动势为，内阻约 电流表量程为内阻约；
电压表量程为内限约； 电流表量程为，内阻
定值电阻 定值电阻
定值电阻 电键一个、导线若干。
实验中所用的滑动变阻器应选下列中的___填字母代号．
A. 滑动变阻器最大阻值，额定电流
B. 滑动变阻器最大阻值，额定电流
实验中所用的定值电阻应选_____填、或
设计实验电路图填到下边方框中
实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为，内阻为的电源两端，小灯泡消耗的功率是___．
三、简答题：本大题共1小题，共4分。
15.甲、乙两电阻的电流电压关系图线如图所示。
试判断甲、乙两电阻的大小关系。
在图中大致绘制出将甲、乙串联后得到的新电阻的电流电压关系图线，并说明理由。
四、计算题：本大题共2小题，共30分。
16.如图所示曲线为某种非线性电阻的伏安特性曲线，直线为某种电池两端电压随电流变化曲线。现将这种电阻连接到该电池两端，求：
电池的内阻多大；
该电阻消耗的电功率多大；
若将两个这种电阻串联后接在该电池两端，估算这两个电阻消耗的总功率。
17.如图 所示的图象所对应的两个导体：
电阻关系为：为多少？
若两个导体中的电流相等不为零时，电压之比：为多少？
若两个导体的电压相等不为零时，电流之比：为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：已知，，则由电流定义式可得通过导体的电流
由欧姆定律得导体两端的电压为，故A正确，BCD错误。
故选：。
先根据求出通过导体的电流，再由欧姆定律求导体两端的电压。
解决本题的关键是要掌握电流的定义式和欧姆定律，即可轻松求解。
2.【答案】
【解析】解：由题，内通过截面正离子的电量为，负离子的电量绝对值为，则电流为，将个，个，代入解得，
故选：。
由题计算出内通过截面正离子与负离子电量绝对值之和，根据电流的定义式求解电流．一价离子所带电量大小为C.
本题是电流定义式的应用，关键确定通过导体截面的电量，当电流由正负离子向相反方向定向移动形成时，电量等于正离子与负离子电量绝对值之和．
3.【答案】
【解析】【分析】
根据电流的微观表达式，求出在时间内通过导体横截面的自由电子的电量，每个电子的电量为，再确定通过导体横截面的自由电子的数目。
本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力，电流的微观表达式，是联系宏观与微观的桥梁，常常用到。
【解答】
解：根据电流的微观表达式，在时间内通过导体横截面的自由电子的电量，
则在时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为，故正确
将代入得，故正确；故B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题意在考查对电流的概念等所学知识的识记能力和综合应用能力，及熟记和理解基础知识是解答此题的关键。
本题运用电流的定义式求解电流强度，对于电解质溶液，公式中是通过溶液截面的电荷量等于正离子与负离子电荷量绝对值之和。
电流的方向与正离子定向移动方向相同。一价离子带电量的大小为通过溶液截面的电荷量等于正离子与负离子电荷量绝对值之和，根据电流的定义式求解电流强度。
【解答】
电流的方向与正离子定向移动方向相同，故A错误，B错误；
溶液内电流方向从到时间内通过通过溶液截面的电荷量，则根据电流的定义式，故C错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】解：当和接入电路时，接入电路的阻值最大，作为定值电阻使用，因此滑动变阻器的滑动片向右滑动时，接入电路的电阻不变，电流不变，故A错误；
B.当和接入电路时，部分的电阻接入电路，向右滑动时，接入电路的电阻减小，电流变大，故B错误；
C.当和接入电路时，部分的电阻接入电路，向右滑动时，部分长度减小，接入电路的电阻减小，电流变大，故C错误；
D.当和接入电路时，部分的电阻接入电路，向右滑动时，部分长度增大，接入电路的电阻增大，电流变小，故D正确。
故选：。
滑动变阻器有分压式和限流式两种接法，限流式接法采用“一上一下”的连接方式，分压式接法采用“一上二下”的连接方式；对于限流式接法，滑动片与下接线柱之间的电阻为连入电路中的有效电阻，据此分析作答。
本题考查了滑动变阻器的原理和作用，能正确判断哪一段电阻丝是连入电路中的有效电阻是解题的关键。
6.【答案】
【解析】解：图乙是线性元件的图象，图甲和图丙是不同的非线性元件的图象．三个图象都可能正确．
故选：．
导体有线性元件和非线性元件，只有线性元件的图象是直线．
导体不一定就是线性的元件的导体，比如一般的金属导体的电阻，就随着温度的升高而增大，也不是线性的元件．
7.【答案】
【解析】解：小灯泡的电阻随温度的升高而增大，故得出来的伏安特性曲线不是直线，
由图可知，点的电阻；点电阻；故电阻的变化为：，故D正确。
故选：。
伏安特性是曲线时，根据各点的对应坐标值，由欧姆定律求解电阻，即可求得电阻的差值．
本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的方法、注意事项以及数据的处理，要注意明确灯泡的伏安特性曲线本身有误差，不能由斜率求解电阻．
8.【答案】
【解析】解：灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，白炽灯是通过发热发光的，因此发光时温度高于不发光温度，故发光时电阻大，即有，故ACD错误，B正确。
故选：。
解答本题的关键是分析白炽灯发光与不发光的区别，同时注意温度升高时灯丝的电阻率增大．
本题比较简单，直接考查了温度对电阻率的影响，要注意物理知识在实际生活中的应用．
9.【答案】
【解析】解：由图可知，；；
故：：：；
故选：。
在图象中图象中，电阻等于图象的斜率的倒数，由斜率可求得电阻．
本题考查电阻定律的应用，注意图象中斜率的倒数等于电阻．
10.【答案】
【解析】解：、由图甲可知，甲的元件电阻保持不变；可以作为标准电阻使用；故A正确；
B、图乙中随电压的增大，图象的斜率减小，则说明电阻在增大；故B错误；
C、图丙的电阻随电压的增大而减小；故C错误；
D、半导体电阻在电压较小时，电阻很大，故乙图不是半导体元件；故D错误；
故选：。
图象中图象的斜率表示电阻的倒数，由图象的斜率可以得出电阻的变化．
伏安特性曲线能得出电流随电压的变化关系，则由欧姆定律可得出电阻的变化；同时注意线性元件及非线性元件的伏安特性曲线的区别．
11.【答案】
【解析】【分析】
由图像的斜率含义判断其电阻的变化，再由电阻定律得解；由功率的表达式及电阻阻值的变化判断得解；由图像判断两端电压为时的电流，再解得此时的功率；同理由图判断端电压时的电流，再由欧姆定律解得其阻值，最后由电阻定律得解。
本题主要考查对图像及电阻定律的理解与综合应用，熟悉图像的含义及电阻定律是解题的关键，难度一般。
【解答】A.由图像上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数可知，由于斜率减小，故其阻值增大，又由电阻定律可知，其电阻率随电压的增大而增大，随电流增大，温度升高，故电阻率随温度的升高而增大，故A错误；
B.由热功率表达式及以上分析可知，由于电阻的阻值随温度改变，故热功率跟导体中电流的平方并不成正比，故B错误；
C.由图可知，当导体两端电压为时，其中电流为，故由功率表达式，可得功率为，故C错误；
D.由图可知，当导体两端电压为时，其中电流为，由欧姆定律解得其阻值为，又由电阻定律，联立解得该导体的电阻率为：，故D正确。
故选D。
12.【答案】
【解析】【分析】
本题考查闭合电路的欧姆定律和导体伏安特性曲线，做出电源的图，与灯泡的伏安特性曲线交点可得。
三个选项的信息可以直接从伏安特性曲线图象中得出，
B、选项可以将电源和滑动变阻器的最大阻值看作一个电动势，内阻的等效电源，列方程解题。
【解答】 A.从图象可以看出随电流的增大，电压与电流的比值越来越大，即电阻越来越大，故A错误；
D.从图象可以看出额定电压时，电流，相乘得额定功率为，故D正确；
B.滑动变阻器取最大阻值时，灯泡消耗电功率最小，将电源和阻值看作一个电动势，内阻的等效电源，则其提供电压电流满足，如图所示：坐标同时满足该式和伏安特性曲线，所以这个点是该表达式图象与灯泡伏安特性曲线的交点，即滑动变阻器取最大阻值时，灯泡电压，电流，电功率，故B错误；
C.灯泡额定电压，此时电流，则滑动变阻器接入电路的阻值，故C错误。
13.【答案】
【解析】解：灯泡电阻较小，采用电流表外接法，电压从变化，滑动变阻器采用分压式接法，如图
图
用平滑曲线将各点连接，误差太大的点舍去，如图
图
由图可知小灯泡正常工作时的电压和电流分别为，
则电阻为
故答案为：见解析；见解析；
根据电阻的阻值分析出电表的接法，并由此补全实验电路图；
根据描点的方法作图；
根据欧姆定律得出对应电阻的大小。
本题主要考查了小灯泡的伏安特性曲线的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合欧姆定律即可完成分析。
14.【答案】
【解析】【分析】
由该实验的原理及要求判断滑动变阻器的取值及连接方式；
由于题目未提供合适的电压表，由所给的电流表改装，由电压表的改装原理得解；
由实验原理可得实验原理图；
将电源的路端电压随电流的变化图象与灯泡的伏安线描到同一坐标系中，由交点的含义得解。
本题主要考查测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，熟悉实验原理，熟悉电表的改装原理是解题的关键，难度一般。
【解答】
由于该实验描绘灯泡的伏安特性曲线，故滑动变阻器应采用分压方式，为便于控制电路，应取较小阻值的滑动变阻器，故由题可知选A；
由题意可知，由于所给电压表量程太大，而电流表内阻已知，故用其改装电压表，由题意可知，电压表量程为。由串联分压原理可得：，故应选定值电阻；
由题意可知，小灯泡电阻为：，由于灯泡的内阻与电流表相近，故为防止电流表分压过大，电流表需采用外接法；由于要灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到，故滑动变阻器采用分压式连接，电路如图：
；
电源与小灯泡直接串联，那么路端电压等于小灯泡两端的电压，画出内阻为，电动势为的电源的路端电压与干路电流的关系图线，该图线和小灯泡的伏安特性曲线的交点即表示小灯泡与该电源直接串联时的端电压与对应的电流。
根据交点坐标，可以计算出小灯泡消耗的功率为：。
故填：；；；。
15.【答案】解：根据
图像中因为纵坐标是电流，横坐标是电压，可知电流电压关系图线的斜率的倒数表示电阻，甲的斜率大，电阻小，故甲的电阻比乙的小；
根据电路的串并联特征可得，甲、乙串联后的电阻大于甲、乙任意一个的电阻，在图中图线的斜率比甲和乙的都小，故甲、乙串联后得到的新电阻的电流电压关系图线如下图所示：
答：甲、乙两电阻的大小关系是甲的电阻比乙的小；
图像如上图所示，原因是串联时总电阻等于两个电阻总和。
【解析】根据图像的斜率判断；由电阻的串联特征总电阻等于各部分电阻之和。
注意图像的斜率所代表的的物理意义，电阻的串并联特点。
16.【答案】解：电池图线的斜率为电池的内阻，
则
该电阻连接到电池两端后，电阻两端的电压、通过电流，
则该电阻消耗的电功率为
两个这种电阻串联接入时，电流相同时两电阻两端的电压为原来的倍，则对应的伏安特性曲线如图中曲线所示，则可估读相应的电压为、电流为，故相应的功率。
故答案为：；；。
【解析】根据电源的伏安特性曲线性质求出内电阻；
两图象的交点为电阻的工作点，由图象确定电压和电流，再由求出电阻消耗的功率；
根据电阻串联规律确定两电阻串联时对应两端的关系图象，再根据图象确定电压和电流，再由求出两电阻消耗的功率。
本题考查对伏安特性曲线的认识，要注意明确对于非线性元件，由于其电阻是变化的，只能根据图象来计算不同电流时的电阻和功率。
17.【答案】解：因为在图象中，，
所以，
，所以：：：．
由欧姆定律得，，
由于，则：：：．
由欧姆定律得，，
由于，则：：：．
答：电阻关系为：为：；
若两个导体中的电流相等不为零时，电压之比：为：；
若两个导体的电压相等不为零时，电流之比：为：．
【解析】由图象的斜率可求得电阻，则可求得电阻之比；
由欧姆定律可求得电流相等时的电压之比；
同理由欧姆定律可求得电压相等时的电流；
本题考查欧姆定律及串并联电路的规律，要注意正确理解电路规律，找出某个相同的量，再由欧姆定律分析其他量的变化规律．
