考点42 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线 -（核心考点精讲+分层精练）（解析版）—高中物理

这是一份考点42 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线 -（核心考点精讲+分层精练）（解析版）—高中物理，共32页。试卷主要包含了 3年真题考点分布， 命题规律及备考策略，8 V,0，6 A，9Ω，额定电流为0等内容，欢迎下载使用。
1. 3年真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【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。
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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1甲所示)．
图1
(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eq \f(1,3)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．
【典例1】（2023·全国·统考高考真题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为，电流表内阻约为．实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。
（1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图 （填“a”或“b”）
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图 。
【答案】 a
【详解】（1）[1]灯泡电阻，
由U-I图像可知，当U=6V时，I=0.5A，此时电阻，
可知电表内阻对电路的影响较小，因，则该同学采用电流表外接法，则该同学选择的电路图是图（a）。
[2]若选用另一个电路图即图（b）实验，会有，U = U灯＋IRA
则分别代入电流200mA、400mA、500mA，可知对应的电压应为1.3V、4.0V、6.75V，描点连线有
1．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）某同学欲通过实验来研究小灯泡电流随着电压变化的规律，通过观察发现小灯泡上标有“3V，0.6W”的字样，实验室为其提供了如下器材：
A．电压表（0~3V，内阻约为10kΩ）
B．电压表（0~10V，内阻约为20kΩ）
C．电流表（0~0.3A，r₁≈1Ω）
D．电流表（0~0.6A，r₂≈0.4Ω）
E．滑动变阻器（5Ω，1A）
F．滑动变阻器（500Ω，0.2A）
（1）实验中电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ；（用序号字母表示）
（2）图甲为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接 。（用笔画线表示对应的导线）

（3）实验过程中获得的数据如下表所示：请在图乙所示的坐标系中做出小灯泡的伏安特性曲线 。
【答案】 A C E
【详解】（1）[1]实验过程最大电压是3V，电压表选择A。
[2]实验过程最大电流是0.2A，电流表选择C。
[3]实验过程电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择E。
（2）[4]电压与电流从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，由于电流表内阻大小具体未知，同时电压表内阻远大于灯泡内阻，电流表应采用外接法，实验图如图所示

（3）[5]根据实验过程中获得的数据，做出小灯泡的伏安特性曲线如下图像

考法2 数据处理及规律方法
1．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．
【典例2】（2023·安徽·校联考模拟预测）某实验小组用伏安法描绘某个小灯泡的特性曲线，该小灯泡上标有“”的字样。有下列实验器材供选用：
A．电源E：电动势为，内阻不计；
B．双量程电压表V：量程为、内阻约为，量程为、内阻约为；
C．双量程电流表：量程为、内阻约为，量程为、内阻约为；
D．滑动变阻器：最大阻值为，额定电流为；
E．滑动变阻器：最大阻值为，额定电流为；
F．开关S，导线若干。
（1）实验中电压表应选用量程 （选填“”或“”），电流表应选用量程 （选填“”或“”），滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
（2）请用笔画线代替导线将图甲实物图连接成完整的实验电路 。

（3）在实验中，其中一组数据如图乙，电流表示数为 A，电压表示数为 V。
（4）该实验小组通过实验描绘了小灯泡的特性曲线如图丙所示。当小灯泡上的电压为时，小灯泡的电阻是 （结果保留两位有效数字）。
【答案】 见解析 0.42 1.20 3.1
【详解】（1）[1][2][3]小灯泡的工作电压为，则电压表应选用量程为的；小灯泡的工作电流为
则电流表应选用量程为的；小灯泡正常工作时的电阻为
为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选用阻值较小的。
（2）[4]描绘小灯泡的特性曲线，需要电压电流从0开始调节，则滑动变阻器采用分压接法；由于
可知小灯泡电阻远小于电压表电阻，则电流表应采用外接法，实物连线如图所示

（3）[5][6]电流表的分度值为，由图可知电流表示数为；电压表的分度值为，由图可知电压表示数为。
（4）[7]由图丙可知，当小灯泡上的电压为时，电流为，则此时小灯泡的电阻为
1.（2023·广东汕头·汕头金山中学南区学校校考三模）某同学采用图甲所示的电路探究规格为“6 V 3 W”的小电珠伏安特性曲线。图中R为滑动变阻器，L为待测小电珠，V为电压表，A为电流表，E为电源，S为开关。
（1）在小电珠接入电路前，使用多用电表粗测小电珠的电阻，则应将选择开关旋至 ．档进行测量。（填选项前的字母）
A．欧姆 B．欧姆 C．欧姆
（2）开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最 端；（填“左”或“右”）
（3）实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是 点至 点的导线没有连接好；（请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
（4）该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而 。（填“不变”、“增大”或“减小”）
【答案】 C 左 1 5 增大
【详解】（1）[1]小灯泡的电阻
应将选择开关旋至欧姆档进行测量。
故选C。
（2）[2]开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验。
（3）[3][4]闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，所以1点和5点间没有接好，连成了限流式接法。
（4）[5] 如图伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所以随着电压的增大，曲线斜率减小，所以电阻增大。
2．（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测）某同学利用如图甲所示的电路探究规格为“3V 1.8W”的小灯泡的伏安特性，根据实验情况，回答下列问题：
（1）在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至哪个挡进行测量 （填选项前字母）；
A．直流电压3V
B．直流电流0.6A
C．电阻“”
D．电阻“”
（2）图甲中R为滑动变阻器（阻值范围，额定电流1.0A），L为待测小灯泡，V为电压表（量程3V，内阻10k），A为电流表（量程0.6A，内阻），E为电源（两极间电压6V），S为开关．
①在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 （填“最左”或“最右”）端；
②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因可能是 导线没有连接好（图甲中的小圆点表示接线点，并用数字标记，请用图甲中的数字说明存在断路的导线，如“2点至3点的导线”）；
③排除故障后进行实验，该同学描绘出的小灯泡的I-U特性曲线如图乙所示，则可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而 ，电压为时，小灯泡的电阻为 ，功率为 W．
【答案】 D 最左 1点至5点 增大 2.5 0.4
【详解】（1）[1]小灯泡的电阻为
使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至电阻“”。
故选D。
（2）①[2] 滑动变阻器起保护电路作用，滑片P应置于最左端；
②[3]闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，滑动变阻器实际上被接成了限流接法；故是1点至5点的导线没有接好；
[4] [5] [6]根据小灯泡的I-U特性曲线可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而增大；
电压为时，电流，小灯泡的电阻为
此时的电功率为
考法3 实验创新与改进
描绘其他原件的伏安特性曲线；
利用导体的伏安特性曲线和电源的U—I图线计算电功率；
以实验原理级实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系；
【典例3】（2023·安徽合肥·合肥市第七中学校联考模拟预测）某同学为了研究某压敏电阻的伏安特性，通过实验得到了该压敏电阻的伏安特性曲线如图所示。

（1）该同学所用蓄电池的电动势为6V，还有导线、开关及以下器材：
电流表有两个量程，分别为量程A（0～3A）和量程B（0～0.6A）
电压表有两个量程，分别为量程C（0～3V）和量程D（0～15V）
滑动变阻器有两种规格，分别为E（0～10Ω，1.0A）和F（0～200Ω，1.0A）
则电流表选 量程，电压表选 量程，滑动变阻器选 规格。（仅填代号即可）
（2）请在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路 。

（3）通过进一步实验研究知道，该压敏电阻R的阻值随压力变化的图像如图c所示。某同学利用该压敏电阻设计了一种“超重违规证据模拟记录器”的控制电路，如图d。已知该电路中电源的电动势均为6V，内阻为1Ω，继电器电阻为9Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，磁铁即会被吸引。则只有当质量超过 kg的车辆违规时才会被记录。（取重力加速度g=10m/s2）

【答案】 B C E 4000
【详解】（1）[1][2][3]由图a得到，最大电压1.75V，最大电流0.3A，故电压表选择C量程，电流表选择B量程；电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器电阻越小，压敏电阻的电压变化越均匀，故选择规格E的滑动变阻器；
（2）[4]滑动变阻器采用分压式接法；压敏电阻阻值小，大内小外，故采用安培表外接法；在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路，如图所示

（3）[5]根据闭合欧姆定律
电路中的总电阻为100Ω，压敏电阻的阻值为
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力
F=40000N
根据
得
只有当质量超过4000kg的车辆违规时才会被记录。
（2023·湖南长沙·校联考二模）我国清洁能源设备生产规模居世界首位。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I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I-U图象。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图 （填“a”或“b”）。
（2）已知电压表的量程为内阻为，若要将该电压表改装成量程为的电压表，该电表需串联一个 的电阻。
（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，若把它与阻值为的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 %。（结果保留两位有效数字）
（4）由图乙可知，太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线，太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）用符号表示，将两个这样同规格的电池板接入电路如丁图所示，已知电源电动势，内阻，定值电阻，可得每个电池板消耗的功率 （保留三位有效数字），若考虑测伏安曲线过程电压表分流，该功率测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
【答案】 a 10 78/79/80/81/82 2.55/2.56/2.57/2.58/2.59/2.60/2.61/2.62/2.63/2.64/2.65/2.66/2.67/2.68/2.69/2.70 大于
【详解】（1）[1]I-U特性曲线，电压电流从零开始变化，滑动变阻器需采用分压式接法，a电路中滑动变阻器采用分压式接法，b电路中滑动变阻器采用限流式接法。
故选a。
（2）[2]由串联分压的原理可得
解得
（3）[3]将该电阻接入该电路，做出该电阻的图线与该电源的图线交于一点
该交点的横纵坐标表示该电阻接入该电路中时，流过该电阻的电流和其两端的电压，由此可得
%
（4）[4]丁图等效内阻为
等效电动势为
设每个两端的电压为U，每个电流为I，由闭合电路欧姆定律可得
代入数据得
作图出图像
可得，每个电池板消耗的功率约为
[5]甲图a由于电压表分流，电流测量值偏大，测量值比真实值交点上移，可得功率测量值偏大。
【基础过关】
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。
【能力提升】
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：

（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2kΩ）
C．电流表A1（量程为0.6A，内阻为0.6Ω）
D．电流表A2（量程为3A，内阻约为10Ω）
E．滑动变阻器R1（最大阻值为5Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值为100Ω，额定电流为0.2A）
G．电阻箱（阻值范围为0~999.9Ω，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 Ω。
（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 Ω，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2.5Ω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2.5Ω，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。
（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
【真题感知】
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题型
实验题
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；
新高考
2023
全国甲卷22题
2022
无
2021
河北卷11题
U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.205
0.215
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
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