资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
实验10　描绘小电珠的伏安特性曲线
题型 选择题 命题趋势和备考策略
高考考点 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理； 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理； 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进； 【命题规律】 近3年新高考卷对于运动的描述考查共计1次，主要考查： 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理； 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理； 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进； 【备考策略】 掌握好《考点40 电学实验基础》所涉及的到的知识，掌握测量小灯泡电功率或伏安特性曲线的实验原理、步骤和实验的数据处理以及误差分析。 【命题预测】 本实验在以往的高考中出现的频率较大，但在近3年出现的概率偏低，2024年考生在复习的时候，本实验掌握基本的原理，电流表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法的选择以及求解实际功率问题即可。
新高考 2023 全国甲卷22题
2022 无
2021 河北卷11题
【导航窗口】
知识梳理
一、 基本实验要求 2
二、 规律与方法 3
考点突破
考点一　教材原型实验 4
考点二　实验方案的改进 7
考点过关
【素质基础练】 10
【能力提高练】 13
【高考通关练】 17
基本实验要求
1．实验原理
(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；
(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．
2．实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．
3．实验步骤
(1)画出电路图(如图甲所示)．
(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路．
(3)测量与记录
移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．
(4)数据处理
①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．
③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线．
4．实验器材选取
(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．
(2)具体要求
①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．
③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．
⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．
规律与方法
1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 ≤I≤ 0≤I≤
2.两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．
3．注意事项
(1)电路的连接方式：
①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．
②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化．
(2)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0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0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．
(3)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．
4．误差分析
(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．
(2)测量时读数带来误差．
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差．
考点一　教材原型实验
【典例1】（2021·全国·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）
电压表（量程300mV，内阻300）
电流表（量程300mA，内阻0.27）
定值电阻R0
滑动变阻器R1（阻值0-20）
电阻箱R2（最大阻值9999.9）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）；
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1= W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则= （保留至整数）。
【变式1】（2023·四川南充·统考模拟预测）采用如图的电路进行实验：“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，可供选择的实验仪器如下：

小灯泡L：“、”
电压表V：量程，内阻
电流表：量程，内阻
电流表：量程，内阻
滑动变阻器：最大阻值，额定电流
滑动变阻器：最大阻值，额定电流
直流电源：电动势约为，内阻约为
（1）在上述器材中，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （选填仪器符号）；
（2）根据电路图补全实物图连线。( )

【变式2】（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）小梁同学想要研究某型号灯泡的伏安特性，所使用的器材有∶
灯泡L（额定电压6V，额定电流0.5A）；
电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）；
电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）
电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）；
固定电阻R0（阻值3000Ω）；
滑动变阻器R1（阻值0~10.0Ω）；
滑动变阻器R2（阻值0~1000.0Ω）；
电源E（电动势6V，内阻不计）；
开关S；导线若干。
（1）实验要求能够描绘完整的灯泡的伏安特性曲线，实验中所用电压表应选用 （选填“V1”或“V2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）并补全实验电路原理图甲 。

（2）小梁同学通过实验测得该灯泡U-I线如图乙。根据U-I线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻率 （选填“增大”或“减小”）。
（3）现将两个这样的灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如图丙所示，则两个灯泡的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。
考点二　实验方案的改进
【典例2】（2023·陕西咸阳·武功县普集高级中学校考模拟预测）太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板、电源E、电流表A、电用压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干。

（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的 （选填“a”或“b”）。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的图像，由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池板的电阻 （选填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池板的电阻为 。（结果保留两位有效数字）
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为 V。若把它与阻值为电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是 %。（结果均保留三位有效数字）
【变式1】（2023·海南·统考模拟预测）额温枪又称“红外线测温仪”，因其无接触，测温快的特点被广泛使用。某同学为了研究额温枪中导电材料的导电规律，于是取出该导电材料，将其接入电路，描绘导电材料的伏安特性曲线。实验中除了导电材料外，可供选择的器材如下：
A．电源E（电动势为，内阻不计）
B．电流表（量程为）
C．电流表（量程为，内阻为）
D．定值电阻，（阻值为）
E．滑动变阻器（最大阻值为）
F．滑动变阻器（最大阻值为）
G．开关S一个，导线若干
回答下列问题：
（1）本实验中，滑动变阻器应选 （填器材前的字母序号）；因缺少电压表，则应将电流表与定值电阻 联，改装成量程为 的电压表。
（2）在图1所示的虚线框中设计完整的实验电路图 。（在电路图中标明所选器材的代号，导电材料可用电阻元件的符号表示）
（3）逐渐移动滑动变阻器滑片的过程中，电流表的示数与电流表的示数的变化情况如图2所示，分析图线可知，不断增大导电材料两端的电压，导电材料的阻值不断 ．（选填“增大”或“减小”）
【变式2】（2022·黑龙江哈尔滨·哈尔滨市第一二二中学校校考一模）某课外兴趣小组要描绘一个标有“4.8V，2.4W”的小灯泡的伏安特性曲线，部分实验器材如下：直流电源E（6V，内阻可不计）、电流表A（0~0.6A，内阻约为0.4Ω）、电压表V（0~3V，内阻为1kΩ）、开关和导线若干、滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）、滑动变阻器R2（0~150Ω，额定电流2A）
（1）由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为0~6V，该电压表应串联的分压电阻的阻值为R0= Ω，找到符合要求的电阻R0后，该小组的同学将题给的电压表（表盘未改动）与分压电阻R0串联，改装成量程为0~6V的电压表后，设计了图甲的电路来描绘该小灯泡的伏安特性曲线，为减小测量误差和便于实验操作，滑动变阻器应选用 ；
（2）请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图 ；
（3）连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到零，可能的原因为 （选填“ab断路”“ac断路”“de断路”或“be短路”）；
（4）排除故障后，通过电压表和电流表所读的数据在I—U坐标系中描点连线，得到的I—U曲线如图丙，当流过电流表的电流为0.2A时，小灯泡的电阻为 Ω（保留两位有效数字）。
考点过关
【素质基础练】
1．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）某实验小组描绘规格为“”的小灯泡的特性曲线。实验室提供下列器材：
A．电流表（量程为，内阻约）
B．电流表（量程为，内阻约）
C．电压表（量程为，内阻约）
D．电压表（量程为，内阻约）
E．滑动变阻器（），额定电流）
F．滑动变阻器（），额定电流）
G．直流电源（电动势，内阻忽略不计）
H．开关一个、导线若干
（1）实验中所用的电压表应选C，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （只需填器材前面的字母代号）。
（2）若采用如图甲所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的 点相连（选填“”或“”）。
（3）开关闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于 端（选填“”或“”）。
（4）正确操作实验，测量出多组数据，以灯泡两端的电压为横轴，电流表的示数为纵轴，描点作出灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。则随温度的增加，灯丝电阻 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
2．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变化的规律，该灯泡在25℃时的电阻约为2.5Ω，所加电压为2V时的电阻约为4.0Ω。图甲中其它部分器材的参数如下：
电源（电动势为4V，内阻不计）；
电压表（量程为3V时内阻约为，量程为15V时内阻约为）；
电流表（量程为0.6A时内阻约为，量程为3A时内阻约为）。
（1）将图甲所示的实验电路补充完整，要求灯泡两端的电压自零开始调节；( )
（2）电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，调整滑动变阻器滑片位置，得到多组U、I数据，根据得到的U、I数据画出的图像如图乙所示，由图像可得灯泡在时的电阻为 Ω（保留两位有效数字），由于实验存在系统误差，该测量值比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）；
（3）将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V，内阻为2Ω的电源上，则每个小灯泡消耗的功率约为 W，电源的效率约为 （保留两位有效数字）。
3．（2023·河北张家口·张家口市宣化第一中学校考三模）某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下：
小灯泡（额定电压为，额定功率为）
电池组（电动势E约为，内阻忽略不计）；
电流表（量程，内阻约为）；
电流表（量程，内阻为）；
电阻箱R（阻值）；
滑动变阻器（阻值）；
开关一只，导线若干。
主要实验步骤如下：
（1）将电流表与电阻箱R （选填“串联”或“并联”）改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为 ；
（2）在答题纸虚线框内补全实验电路图( )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到 （选填“a端”或者“b端”）；
（3）测得的表的多组数据，作出小灯泡的图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个电动势为、内阻为的旧电池组两端，小灯泡两端的电压 （选填“会”或“不会”）超过额定电压。
4．（2023·广东茂名·模拟预测）某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图 ．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻　 (填“增大”、“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率　 (填“增大”、“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为　 W，最大功率为　 W(结果均保留2位小数)
【能力提高练】
1．（2023·海南·统考模拟预测）某实验小组利用图1所示的电路来研究小灯泡的电阻与电压间的关系。连接好电路，使滑动变阻器的滑片置于最左端，闭合，先让与2相连，向右移动的滑片，使电压表有一较小的值，并记下电压表的读数，再让与1接通，调节电阻箱使电压表的示数与原来的相同，并记下电阻箱的阻值，继续向右移动的滑片，重复上述操作，实验记录的数据如下表所示：

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
4.8 7.2 8.8 10.2 11.2 12.1 12.8
（1）在图2所给的坐标纸中描点作出图像。

（2）由作出的图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 ；当时，灯泡的电阻为 ，灯丝的电阻随电压的增大而增大，是因为 。
（3）若某次实验记录的数据中，电阻箱相应的读数如图3所示，则读数为 ，此时灯泡的实际功率为 W（保留2位有效数字）。
2．（2023·湖南·模拟预测）某同学想要描绘一个电动剃须刀的伏安特性曲线，剃须刀铭牌上有“2.4V，1.5W”字样，其内阻不随温度变化。实验室备有如下器材：
A．电源（电动势为3V，内阻不计）
B．电压表（量程为3V，内阻约为2k ）
C．电流表A1（量程为0.6A，内阻为0.6 ）
D．电流表A2（量程为3A，内阻约为10 ）
E．滑动变阻器R1（最大阻值为5 ，额定电流为2A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值为100 ，额定电流为0.2A）
G．电阻箱（阻值范围为0~999.9 ，额定电流为0.5A）
H．开关和导线若干
（1）实验采用的电路图如图甲所示，图中选用的电流表应为 （填“A1”或“A2”），所选滑动变阻器为 （填“R1”或“R2”）。

（2）如果图甲中电流表最大能测量0.9A电流，则电阻箱调节好后的电阻值为 。
（3）根据图甲所示电路图，在图乙中用笔画线代替导线将没连接好的器材连接好。( )

（4）根据实验数据，描绘的电动剃须刀的伏安特性曲线如图丙所示，已知电流表示数0~0.25A之间为直线，则电动剃须刀的内阻为 ，正常工作时机械效率为 。

（5）如果将该剃须刀与电动势为2.0V，内阻2.5 的电源直接相连，则剃须刀消耗的实际功率为 W（保留两位有效数字）。
3．（2023·山东日照·统考三模）小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图 。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接 。

（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻 。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率 W。（结果均保留2位有效数字）

4．（2023·江苏南通·海安高级中学校考模拟预测）某同学研究标有额定电压为3.8V字样（额定功率字迹不清）的小灯泡的伏安特性，使用实验室里的电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材进行实验，测得的数据如表所示。
次数 1 2 3 4 5 6
0 0.10 0.20 0.40 0.60 1.00
0 0.080 0.100 0.118 0.128 0.160
次数 7 8 9 10 11 12
1.60 2.20 2.60 3.00 3.40 3.80
0.200 0.238 0.258 0.278 0.291 0.310
（1）在下图所示虚线框中画出实验电路图 。
（2）在下图所示的坐标系中，根据表格中的数据，描出第7、8次的数据点，再画出小灯泡的伏安特性曲线 ．

（3）实验中小灯泡两端的电压从零变化到额定电压的过程中，小灯泡的最大电阻约为 Ω（保留三位有效数字）；根据你的电路设计，考虑电流表、电压表带来的系统误差时，小灯泡最大电阻的测量值比此时的真实值偏 。
（4）将本实验用的小灯泡接入右下图所示的电路，电源电压恒为6.0V，定值电阻R1＝30Ω，电流表（内阻不计）读数为0.45A。根据你描绘出的小灯泡的伏安特性曲线，此时小灯泡消耗的实际功率约为 W（保留两位有效数字）。

【高考通关练】
1．（2021·河北·高考真题）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（，），直流电源（），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。
（1）根据图1，完成图2中的实物连线 ；
（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是 （单项选择，填正确答案标号）；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为 （保留三位有效数字）。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
实验10　描绘小电珠的伏安特性曲线
题型 选择题 命题趋势和备考策略
高考考点 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理； 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理； 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进； 【命题规律】 近3年新高考卷对于运动的描述考查共计1次，主要考查： 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理； 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理； 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进； 【备考策略】 掌握好《考点40 电学实验基础》所涉及的到的知识，掌握测量小灯泡电功率或伏安特性曲线的实验原理、步骤和实验的数据处理以及误差分析。 【命题预测】 本实验在以往的高考中出现的频率较大，但在近3年出现的概率偏低，2024年考生在复习的时候，本实验掌握基本的原理，电流表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法的选择以及求解实际功率问题即可。
新高考 2023 全国甲卷22题
2022 无
2021 河北卷11题
【导航窗口】
知识梳理
一、 基本实验要求 2
二、 规律与方法 3
考点突破
考点一　教材原型实验 4
考点二　实验方案的改进 9
考点过关
【素质基础练】 14
【能力提高练】 21
【高考通关练】 32
基本实验要求
1．实验原理
(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；
(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．
2．实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．
3．实验步骤
(1)画出电路图(如图甲所示)．
(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路．
(3)测量与记录
移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．
(4)数据处理
①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．
③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线．
4．实验器材选取
(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．
(2)具体要求
①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．
③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．
⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．
规律与方法
1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 ≤I≤ 0≤I≤
2.两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．
3．注意事项
(1)电路的连接方式：
①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．
②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化．
(2)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0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0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．
(3)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．
4．误差分析
(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．
(2)测量时读数带来误差．
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差．
考点一　教材原型实验
【典例1】（2021·全国·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）
电压表（量程300mV，内阻300）
电流表（量程300mA，内阻0.27）
定值电阻R0
滑动变阻器R1（阻值0-20）
电阻箱R2（最大阻值9999.9）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）；
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1= W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则= （保留至整数）。
【答案】 10 a 0.7 2700 增大 0.074 10
【详解】（1）[1]因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压
则有
则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10；
（2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端；
（3）[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为
（4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有
解得
（5）[5]由图（b）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中变大，则灯丝的电阻增大；
（6）[6]根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46V，则此时小灯泡电功率P1=0.46V×0.16A≈0.074W
[7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，此时小灯泡电功率
P2=2.5V×0.3A=0.75W，故有
【变式1】（2023·四川南充·统考模拟预测）采用如图的电路进行实验：“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，可供选择的实验仪器如下：

小灯泡L：“、”
电压表V：量程，内阻
电流表：量程，内阻
电流表：量程，内阻
滑动变阻器：最大阻值，额定电流
滑动变阻器：最大阻值，额定电流
直流电源：电动势约为，内阻约为
（1）在上述器材中，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （选填仪器符号）；
（2）根据电路图补全实物图连线。( )

【答案】
【详解】（1）[1]灯泡的额定电流为0.3A，所以电流表应选择量程为500mA的。
[2]本实验电路中，滑动变阻器采用的是分压式接法，为方便调节，应选择阻值较小的滑动变阻器，故选。
（2）[3]根据实验电路图连接实物图如图所示

【变式2】（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）小梁同学想要研究某型号灯泡的伏安特性，所使用的器材有∶
灯泡L（额定电压6V，额定电流0.5A）；
电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）；
电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）
电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）；
固定电阻R0（阻值3000Ω）；
滑动变阻器R1（阻值0~10.0Ω）；
滑动变阻器R2（阻值0~1000.0Ω）；
电源E（电动势6V，内阻不计）；
开关S；导线若干。
（1）实验要求能够描绘完整的灯泡的伏安特性曲线，实验中所用电压表应选用 （选填“V1”或“V2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）并补全实验电路原理图甲 。

（2）小梁同学通过实验测得该灯泡U-I线如图乙。根据U-I线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻率 （选填“增大”或“减小”）。
（3）现将两个这样的灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如图丙所示，则两个灯泡的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。
【答案】 增大 1.2
【详解】（1）因为小灯泡的额定电压为，所以电压选择，与R0串联后与灯泡并联。实验是为了描绘完整的伏安特性曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式电路，故滑动变阻器选择，电流表内阻已知，根据
得出电流表外接，电路图如下；

（2）根据图乙可知随着电压的升高该灯泡的电阻增大，因此电阻率增大。
（3）根据闭合电路欧姆定律可知，，整理得
在坐标系中做出图像

交点为由，可知两灯泡的总功率为。
考点二　实验方案的改进
【典例2】（2023·陕西咸阳·武功县普集高级中学校考模拟预测）太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板、电源E、电流表A、电用压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干。

（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的 （选填“a”或“b”）。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的图像，由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池板的电阻 （选填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池板的电阻为 。（结果保留两位有效数字）
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为 V。若把它与阻值为电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是 %。（结果均保留三位有效数字）
【答案】 a 很大 2.80
【详解】（1）[1]测绘伏安特性曲线，电压与电流需从零开始测起，滑动变阻器应采用分压式解法，实验电路应选用图甲中的a；
（2）[2] 由图可知，当电压小于2.00V时，流过太阳能电池板的电流很小，根据欧姆定律可知，太阳能电池板的电阻很大；
[3] 当电压为2.80V时，太阳能电池板的电阻为
（3）[4]由图可知，图像与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势为2.80V；
[5] 把它与阻值为电阻连接构成一个闭合电路，在图中做出对应电阻的伏安特性曲线，如图所示

图像的交点为电源的工作点，由图可知电源的工作电压为1.80V，该电池板的效率是
【变式1】（2023·海南·统考模拟预测）额温枪又称“红外线测温仪”，因其无接触，测温快的特点被广泛使用。某同学为了研究额温枪中导电材料的导电规律，于是取出该导电材料，将其接入电路，描绘导电材料的伏安特性曲线。实验中除了导电材料外，可供选择的器材如下：
A．电源E（电动势为，内阻不计）
B．电流表（量程为）
C．电流表（量程为，内阻为）
D．定值电阻，（阻值为）
E．滑动变阻器（最大阻值为）
F．滑动变阻器（最大阻值为）
G．开关S一个，导线若干
回答下列问题：
（1）本实验中，滑动变阻器应选 （填器材前的字母序号）；因缺少电压表，则应将电流表与定值电阻 联，改装成量程为 的电压表。
（2）在图1所示的虚线框中设计完整的实验电路图 。（在电路图中标明所选器材的代号，导电材料可用电阻元件的符号表示）
（3）逐渐移动滑动变阻器滑片的过程中，电流表的示数与电流表的示数的变化情况如图2所示，分析图线可知，不断增大导电材料两端的电压，导电材料的阻值不断 ．（选填“增大”或“减小”）
【答案】 E 串 3 减小
【详解】（1）[1]为了调节方便，使电表示数变化明显，本实验中，滑动变阻器应选择阻值较小，即选择E；
[2][3]因缺少电压表，则应将电流表与定值电阻串联，改装成大量程的电压表，改装后的量程为
（2）[4]描绘导电材料的伏安特性曲线，需要从电压、电流为零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法，用电流表与定值电阻串联，改装成的电压表测导电材料的电压，用电流表测导电材料的电流，电路图如图所示
（3）[5]由于的示数远小于的示数，根据欧姆定律可得
可得
由于图像可知，不断增大导电材料两端的电压，图线上点与原点连线的斜率逐渐增大，则导电材料的阻值不断减小。
【变式2】（2022·黑龙江哈尔滨·哈尔滨市第一二二中学校校考一模）某课外兴趣小组要描绘一个标有“4.8V，2.4W”的小灯泡的伏安特性曲线，部分实验器材如下：直流电源E（6V，内阻可不计）、电流表A（0~0.6A，内阻约为0.4Ω）、电压表V（0~3V，内阻为1kΩ）、开关和导线若干、滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）、滑动变阻器R2（0~150Ω，额定电流2A）
（1）由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为0~6V，该电压表应串联的分压电阻的阻值为R0= Ω，找到符合要求的电阻R0后，该小组的同学将题给的电压表（表盘未改动）与分压电阻R0串联，改装成量程为0~6V的电压表后，设计了图甲的电路来描绘该小灯泡的伏安特性曲线，为减小测量误差和便于实验操作，滑动变阻器应选用 ；
（2）请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图 ；
（3）连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到零，可能的原因为 （选填“ab断路”“ac断路”“de断路”或“be短路”）；
（4）排除故障后，通过电压表和电流表所读的数据在I—U坐标系中描点连线，得到的I—U曲线如图丙，当流过电流表的电流为0.2A时，小灯泡的电阻为 Ω（保留两位有效数字）。
【答案】 1000 ac断路 4.0
【详解】（1）[1]将3V量程的电压表扩大为6V，应该串联一个定值电阻，该电阻值为
[2]电路中控制电路采用了分压式，为了调节方便，使得测量的数据连续性强，滑动变阻器选择总阻值小的，即选择。
（2）[3]请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图，如图所示
（3）[4]若ab断路，电压表与电流表的示数始终为0，若de断路”或be短路，电压表的示数始终为0，当ac断路时，连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到零，可能的原因为ac断路。
（4）[5]根据图像可知，当流过电流表的电流为0.2A时，电压表示数为0.4V，则灯泡两端电压值为0.8V，则
考点过关
【素质基础练】
1．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）某实验小组描绘规格为“”的小灯泡的特性曲线。实验室提供下列器材：
A．电流表（量程为，内阻约）
B．电流表（量程为，内阻约）
C．电压表（量程为，内阻约）
D．电压表（量程为，内阻约）
E．滑动变阻器（），额定电流）
F．滑动变阻器（），额定电流）
G．直流电源（电动势，内阻忽略不计）
H．开关一个、导线若干
（1）实验中所用的电压表应选C，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （只需填器材前面的字母代号）。
（2）若采用如图甲所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的 点相连（选填“”或“”）。
（3）开关闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于 端（选填“”或“”）。
（4）正确操作实验，测量出多组数据，以灯泡两端的电压为横轴，电流表的示数为纵轴，描点作出灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。则随温度的增加，灯丝电阻 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 B E 增大
【详解】（1）[1]小灯泡额定电流为，，电流表应选B。
[2]采用分压式接法，滑动变阻器应选最大阻值较小的E。
（2）[3]小灯泡正常发光时的电阻为
灯泡电阻为，电流表内阻约，电压表内阻约为，由于
即电流表分压作用比较明显，故电流表应采用外接法，由图甲所示电路图可知，电压表的右端应与电路中的点相连。
（3）[4]由图甲所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最左端端。
（4）[5]由图乙所示图线可知，随电压增大电流增大，灯泡实际功率增大，灯泡温度升高，图线上的点与原点连线的斜率倒数表示电阻，可知斜率减小，灯泡阻值增大。
2．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变化的规律，该灯泡在25℃时的电阻约为2.5Ω，所加电压为2V时的电阻约为4.0Ω。图甲中其它部分器材的参数如下：
电源（电动势为4V，内阻不计）；
电压表（量程为3V时内阻约为，量程为15V时内阻约为）；
电流表（量程为0.6A时内阻约为，量程为3A时内阻约为）。
（1）将图甲所示的实验电路补充完整，要求灯泡两端的电压自零开始调节；( )
（2）电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，调整滑动变阻器滑片位置，得到多组U、I数据，根据得到的U、I数据画出的图像如图乙所示，由图像可得灯泡在时的电阻为 Ω（保留两位有效数字），由于实验存在系统误差，该测量值比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）；
（3）将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V，内阻为2Ω的电源上，则每个小灯泡消耗的功率约为 W，电源的效率约为 （保留两位有效数字）。
【答案】 2.0 偏小 0.50 67%
【详解】（1）[1]要求灯泡两端的电压自零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法；电动势为，则电压表量程选择，由于灯泡的电阻远小于电压表内阻，则电流表应采用外接法，则实物连线如图所示

（2）[2]根据图像可知，时，电流为，此时灯泡电阻为
[3]由于电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数大于通过灯泡的实际电流，则灯泡电阻的测量值比真实值偏小。
（3）[4]将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V，内阻为2Ω的电源上，设每个灯泡的电压为，电流为，根据闭合电路欧姆定律可得，
可得，
在灯泡的图像画出对应关系图像，如图所示
由图像交点可知，每个小灯泡消耗的功率约为
[5]电源的效率约为
3．（2023·河北张家口·张家口市宣化第一中学校考三模）某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下：
小灯泡（额定电压为，额定功率为）
电池组（电动势E约为，内阻忽略不计）；
电流表（量程，内阻约为）；
电流表（量程，内阻为）；
电阻箱R（阻值）；
滑动变阻器（阻值）；
开关一只，导线若干。
主要实验步骤如下：
（1）将电流表与电阻箱R （选填“串联”或“并联”）改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为 ；
（2）在答题纸虚线框内补全实验电路图( )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到 （选填“a端”或者“b端”）；
（3）测得的表的多组数据，作出小灯泡的图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个电动势为、内阻为的旧电池组两端，小灯泡两端的电压 （选填“会”或“不会”）超过额定电压。
【答案】 串联 950/950.0 a 会
【详解】（1）[1][2]要改装成量程为3V的电压表，应串联一个分压电阻，其阻值为
（2）[3]小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示
[4]开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于a端使待测支路电压为零。
（3）[5]旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压
路端电压，则有，
图像如图所示
图象交点应该在坐标轴描点最后一点的上方，此时电流I2>2.5mA灯泡两端电压，因此小灯泡两端的电压会超过额定电压
4．（2023·广东茂名·模拟预测）某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图 ．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻　 (填“增大”、“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率　 (填“增大”、“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为　 W，最大功率为　 W(结果均保留2位小数)
【答案】 实验电路原理如图所示． 增大 增大 0.39 1.17
【详解】(1)[1]小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示：
(2)[2][3]I-U图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律：，得灯丝的电阻率增大．
(3)[4][5]当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值；当R＝9 Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示：
此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小灯泡的最大功率：P1＝U1I1≈1.17 W；
取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，
小灯泡的最小功率：P2＝U2I2≈0.39W。
【能力提高练】
1．（2023·海南·统考模拟预测）某实验小组利用图1所示的电路来研究小灯泡的电阻与电压间的关系。连接好电路，使滑动变阻器的滑片置于最左端，闭合，先让与2相连，向右移动的滑片，使电压表有一较小的值，并记下电压表的读数，再让与1接通，调节电阻箱使电压表的示数与原来的相同，并记下电阻箱的阻值，继续向右移动的滑片，重复上述操作，实验记录的数据如下表所示：

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
4.8 7.2 8.8 10.2 11.2 12.1 12.8
（1）在图2所给的坐标纸中描点作出图像。

（2）由作出的图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 ；当时，灯泡的电阻为 ，灯丝的电阻随电压的增大而增大，是因为 。
（3）若某次实验记录的数据中，电阻箱相应的读数如图3所示，则读数为 ，此时灯泡的实际功率为 W（保留2位有效数字）。
【答案】 1.5/1.4/1.6/1.7 13.0/13.1/13.2/13.3 灯泡的两段电压升高、电流增大，根据可知灯泡工作的实际功率增加，温度升高，导致灯丝材料的电阻率增大，所以电阻也增大 10.0 0.37/0.36
【详解】（1）[1]根据表格数据作图，如图所示：

（2）[2] [3]由图可知灯泡在不工作时，灯丝电阻为1.5，当U=3.80V时，灯泡的电阻为。
[4] 灯丝的电阻随电压的增大而增大，是因为灯泡的两段电压升高、电流增大，根据可知灯泡工作的实际功率增加，温度升高，导致灯丝材料的电阻率增大，所以电阻也增大。
（3）[5] [6]电阻箱相应的读数为，由图可知此时电压为，根据实验原理可知此时灯泡的实际功率为
2．（2023·湖南·模拟预测）某同学想要描绘一个电动剃须刀的伏安特性曲线，剃须刀铭牌上有“2.4V，1.5W”字样，其内阻不随温度变化。实验室备有如下器材：
A．电源（电动势为3V，内阻不计）
B．电压表（量程为3V，内阻约为2k ）
C．电流表A1（量程为0.6A，内阻为0.6 ）
D．电流表A2（量程为3A，内阻约为10 ）
E．滑动变阻器R1（最大阻值为5 ，额定电流为2A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值为100 ，额定电流为0.2A）
G．电阻箱（阻值范围为0~999.9 ，额定电流为0.5A）
H．开关和导线若干
（1）实验采用的电路图如图甲所示，图中选用的电流表应为 （填“A1”或“A2”），所选滑动变阻器为 （填“R1”或“R2”）。

（2）如果图甲中电流表最大能测量0.9A电流，则电阻箱调节好后的电阻值为 。
（3）根据图甲所示电路图，在图乙中用笔画线代替导线将没连接好的器材连接好。( )

（4）根据实验数据，描绘的电动剃须刀的伏安特性曲线如图丙所示，已知电流表示数0~0.25A之间为直线，则电动剃须刀的内阻为 ，正常工作时机械效率为 。

（5）如果将该剃须刀与电动势为2.0V，内阻2.5 的电源直接相连，则剃须刀消耗的实际功率为 W（保留两位有效数字）。
【答案】 A1 R1 1.2 1.6 58.3% 0.40（0.38~0.41）
【详解】（1）[1]本实验中电动剃须刀的额定电流为0.625A，电流表A2量程太大，电流表A1量程太小，但其内阻已知，可以利用电阻箱改装，故选A1；
[2]滑动变阻器用分压电路，则所选滑动变阻器为阻值较小的R1。
（2）[3]要将电流表A1改装为量程0.9A的电流表，需要并联的电阻为
（3）[4]实物连接图如图所示

（4）[5]电流表示数0~0.25A之间为直线，说明此时剃须刀没有工作，根据欧姆定律可知电动剃须刀的内阻为
[6]电动剃须刀正常工作时功率1.5W，电流为0.625A，则效率为
（5）[7]电源电动势为2.0V，内阻2.5 ，则其短路电流为0.8A，在剃须刀的伏安特性曲线图中画出该电源的伏安特性曲线如图所示

从图中读出此时剃须刀电压为0.9V，电流为0.44A，所以如果将该剃须刀与该电源直接相连，剃须刀消耗的实际功率约为
3．（2023·山东日照·统考三模）小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图 。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接 。

（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻 。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率 W。（结果均保留2位有效数字）

【答案】 9.0 0.94
【详解】（1）[1]实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，应采取分压法，电流表量程太小，应并联定值电阻增大量程，如图

（2）[2]如图

（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
整理得
在小灯泡的伏安特性曲线上作图

交点对应电压
U=1.9V
电流
I=0.21A
当滑动变阻器接入电路中电阻为零时，灯泡功率最大，此时电源内阻，作出电源的伏安特性曲线（虚线）如图交点对应电压
U1=3.48V
电流
I1=0.27A
小灯泡的最大功率
0.94W
4．（2023·江苏南通·海安高级中学校考模拟预测）某同学研究标有额定电压为3.8V字样（额定功率字迹不清）的小灯泡的伏安特性，使用实验室里的电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材进行实验，测得的数据如表所示。
次数 1 2 3 4 5 6
0 0.10 0.20 0.40 0.60 1.00
0 0.080 0.100 0.118 0.128 0.160
次数 7 8 9 10 11 12
1.60 2.20 2.60 3.00 3.40 3.80
0.200 0.238 0.258 0.278 0.291 0.310
（1）在下图所示虚线框中画出实验电路图 。
（2）在下图所示的坐标系中，根据表格中的数据，描出第7、8次的数据点，再画出小灯泡的伏安特性曲线 ．

（3）实验中小灯泡两端的电压从零变化到额定电压的过程中，小灯泡的最大电阻约为 Ω（保留三位有效数字）；根据你的电路设计，考虑电流表、电压表带来的系统误差时，小灯泡最大电阻的测量值比此时的真实值偏 。
（4）将本实验用的小灯泡接入右下图所示的电路，电源电压恒为6.0V，定值电阻R1＝30Ω，电流表（内阻不计）读数为0.45A。根据你描绘出的小灯泡的伏安特性曲线，此时小灯泡消耗的实际功率约为 W（保留两位有效数字）。

【答案】 12.3 小 0.63
【详解】（1）[1]该实验中需要测量较多数据，滑动变阻器应采用分压式接法，小灯泡电阻较小，电流表采用外接法，实验电路图如图所示

（2）[2]在坐标系中描出第7、8次的数据点，用平滑曲线连接各点，使各点落在曲线上，或均匀分布在两侧，远离的点舍去，伏安特性曲线如图所示

（3）[3]当电流最大时，温度最高，此时对应的电阻最大，则有
[4]电压表与电阻并联有分流作用，电流表的测量值大于通过电阻电流的真实值，根据欧姆定律可知小灯泡最大电阻的测量值比此时的真实值偏小；
（4）[5]通过R1的电流为
通过小灯泡的电流为
由伏安特性曲线可知，小灯泡两端的电压为
故灯泡的功率为
【高考通关练】
1．（2021·河北·高考真题）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（，），直流电源（），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。
（1）根据图1，完成图2中的实物连线 ；
（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是 （单项选择，填正确答案标号）；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为 （保留三位有效数字）。
【答案】 C
【详解】（1）[1]电流表负极与滑动变阻器的右端的位置连接，如图
（2）[2]开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大。
A．电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；
B．滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；
C．滑动变阻器的滑片开始时置于端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确；
故选C。
（3）根据小灯泡的伏安特性曲线可知在点时的电压和电流分别为，
根据欧姆定律可知小灯泡的电阻为
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑