高中物理高考 考点42 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线——备战2021年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点42 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线——备战2021年高考物理考点一遍过，共41页。试卷主要包含了实验器材，实验数据处理，实验注意事项，误差分析等内容，欢迎下载使用。



内容
要求
要点解读
实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线

理解实验原理，熟练运用数据处理方法，注意其他元件的伏安特性曲线，热敏电阻的阻值随温度的变化曲线。

1．实验器材：
小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。
2．实验数据处理：
（1）在坐标纸上以U（自变量）为横轴，I（因变量）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，就得到伏安特性曲线。
3．实验注意事项：
（1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。
（2）要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。
（3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。
（4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的以上。
4．误差分析：
（1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。
（2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。
（3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。



【2019·第一次全国大联考新课标Ⅲ卷】某同学要研究一个小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的额定电压约为4.0 V、额定功率约为2.0 W，他根据实验室提供的实验器材设计电路，并连接了部分电路（如图所示），提供的实验器材如下：
A．电压表（0~5 V，内阻10 kΩ）
B．电压表（0~10 V，内阻20 kΩ）
C．电流表（0~0.3 A，内阻1 Ω）
D．电流表（0~0.6 A，内阻0.4 Ω）
E．滑动变阻器（5 Ω，1 A）
F．滑动变阻器（500 Ω，0.2 A）
（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）请将上述电路连接完整。
（3）实验结束后，根据所得的数据描绘出了小灯泡的I–U图象如图所示，由图象分析可知，当小灯泡的电阻为6 Ω时，小灯泡的实际功率为________W（保留两位有效数字）；若将此小灯泡直接接在一个电动势为3.0 V，内阻为6 Ω的电源两端，则这个小灯泡的实际功率为________W（保留三位有效数字）。

【参考答案】（1）A D E（每空1分） （2）如图所示（2分） （3）0.96 0.353（每空2分）

【详细解析】（1）由于要描绘小灯泡的伏安特性曲线，即需要测量多组数据，所以滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器选E；由于小灯泡的额定电压为4.0 V，因此电压表选量程为5 V的A，小灯泡的额定电流，因此电流表选量程为0.6 A的D。
（2）由（1）分析知，控制电路要用分压接法、测量电路用外接，实物图连接如图。

（3）由于伏安特性曲线的割线的斜率倒数为电阻，因此作出斜率倒数为6 Ω的图线（如下左图所示），与小灯泡的I–U图线的交点为电流0.4 A，电压2.4 V，因此小灯泡的实际功率。电源短路时的电流为，作出电源的伏安特性曲线如下右图所示，由图可知，此时小灯泡两端的电压为1.12 V，电流为0.315 A，灯泡的功率为。

【名师点睛】描绘伏安特性曲线问题的关键是实验电路图的设计：
（1）电流表和滑动变阻器的连接，一般采用分压外接电路。
（2）要使电流表和电压表的量程与测量范围相当，如果相差较大，就要考虑改装电表扩大量程。

1．（2020·广东省高二期末）某同学使用如下器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验：
待测小灯泡（额定电压12V，工作时电阻为100Ω左右）；
电源E（电动势为14V）；
电压表V（量程为15V，内阻约为15kΩ）；
电流表A（量程为100mA，内阻约为10Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为10Ω）；
单刀单掷开关；导线若干。
(1)请根据所选的实验电路图在实物图上连线。
（______）

(2)该同学描绘的小灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可求得小灯泡的额定功率为P=________W。（结果保留3位有效数字）

(3)根据小灯泡的伏安特性曲线，可确定小灯泡的功率P与U2和I2的关系，下列示意图中正确的是______。
A． B．
C． D．
(4)将被测小灯泡与一定值电阻R和电源串联成闭合电路。电源的电动势为15V，内阻为10Ω。现用一理想电压表测得小灯泡两端的电压为8.5V，则定值电阻R所消耗的电功率为_______W。（结果保留2位有效数字）
【答案】 1.15-1.19 D 0.48
【解析】
(1)由于电压表内阻远大于灯泡电阻可知要用电流表外接电路，滑动变阻器用分压电路，则实验电路图如下；

(2)小灯泡额定功率为12V，从图中可读出电流为0.096A，根据
P=UI=1.152W≈1.15W
(3)根据 ，因为小灯泡的电阻随电流电压的增大而增大，P-U2图像中斜率表示电阻的倒数，P-I2图像中斜率表示电阻，故选D．
(4)根据图像可知小灯泡两端的电压为8.5V时，电路中的电流为0.085A，电阻R两端的电压为
U=15-8.5-0.085×10=5.65V
定值电阻R所消耗的电功率
P=UI=0.48W
2．现要测定一个额定电压2.5V 、额定功率约0.7 W的小灯泡的伏安特性曲线。
（1）为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在图甲中连好实物电路图。
（2）合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的_____（填“左端”或“右端”）。

（3）根据实验数据，描绘出的U﹣I图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为1.80 V时，小灯丝电阻为_____Ω，小灯泡的功率为_____ W（结果保留两位有效数字）。
（4）某小组在正常实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表、电压表的读数都调不到零，于是他们向老师求助，老师说该电路中有一根导线断了，请问图中哪根导线断了？_____（填“ab”或者“cd”）。
【答案】（1）如图所示 （2）左 （3）7.2 0.45 （4）ab

【解析】（1）题目中要求从零开始调节，故应采用滑动变阻器的分压接法；同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；实物图如图所示

（2）由图可知，要使测量部分电流由零开始调节，则滑片应接在最左侧；
（3）由图可知，当电压为1.80 V时，电流为0.25 A，电阻R=UI=1.80.25Ω=7.2Ω；此状态P=UI=0.45 W；
（4）无法使电流从零开始调节说明没有正确接成分压接法；但电路有电流，则说明只能是ab出现断路。
【名师点睛】本题考查描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，要求掌握分压接法的原理；能正确接线并能分析故障。


（2020·山西省高三三模）某同学描绘一个标识为“3V、1.5W”的某电学元件的伏安特性曲线，他从实验室找来如下实验器材：
直流电源（电动势为3.0V、内阻忽略不计）
滑动变阻器（阻值0~20Ω，额定电流2A）
电流表A1（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）
电流表A2（量程0~600mA，内阻约为5Ω）
电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）
电压表V2（量程0~9V，内阻约为200kΩ）
开关一个、导线若干
(1)为了完成实验且减小实验误差，该同学应选择电流表_____和电压表_____。
(2)实验要求能够实现在0~3V的范围内对该元件的电压进行测量，帮他在下面的虚框内画出实验电路原理图________________（待测元件用电阻符号表示）。

(3)根据该元件的伏安特性曲线可知，随电压的升高其电阻_____（填“增大”“不变”或“减小”）。
(4)假设将两个完全相同的该元件与一个阻值为6.0Ω的定值电阻串联接入题中所给的电源两端，则一个元件消耗的实际功率为_____W（结果保留两位有效数字）。
【参考答案】A2 V1 增大 0.19
【详细解析】(1)元件的最大电压不超过3V，故选电压表V1。
最大电流不超过

故选电流表A2。
(2)由表中实验数据可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，元件电阻约为

电压表内阻约为，电流表内阻约为，电压表内阻远大于电学元件电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示

(3) I-U图像中某一点与左边原点连线的斜率表示电阻的倒数，则由图可知，电阻随电压的升高而增大。
(4)将两个完全相同的该元件与一个阻值为6.0Ω的定值电阻串联接在电源的两端，则等效为把两个完全相同的元件串联接在电源电动势E=3.0V，内阻r=6.0Ω，设元件两端的电压为U，流过的电流为I，则由闭合电路欧姆定律可知

因而有

在元件的伏安特性曲线中作出该U—I图如图

交点的U、I值即为元件两端的电压以及流过元件两端的电流，故元件两端电压为0.75V，流过元件的两端电流为0.25A，故元件的实际消耗功率


1．【2019·学科网第三次全国大联考新课标Ⅲ卷】某研究性学习小组通过实验探究一电器元件（用表示）的伏安特性曲线。他们在实验中测得该元件两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
U/V
0.00
0.20
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0.00
0.10
0.20
0.30
0.36
0.38
0.40
现实验室备有下列器材：
A．灵敏电流计G，Ig=3 mA，内阻Rg=100 Ω
B．电流表量程0.5 A，内阻约为1 Ω
C．滑动变阻器R1阻值0~10 Ω
D．滑动变阻器R2阻值0~100 Ω
F．电阻箱R0的阻值范围0~9 999 Ω
E．电源E的电动势4 V，内阻不计
F．定值电阻、开关S及导线若干
（1）在描绘该电器元件的伏安特性曲线时，需把灵敏电流计G改装成量程为3 V的电压表满足测量要求，则电阻箱R0接入的阻值为_____Ω；
（2）为了调节方便，测量的准确度较高，请在如图1所示的电路图中选择合理的电路图_____。并在实物图（图2）上补充连接正确的实验电路；


（3）根据表格中的数据作出的I–U图象如图3所示，当流过该元件的电流为0.34 A时，该元件的电阻为_____Ω，功率为_____W。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）900 （2）甲 如图所示 （3）3.8 0.44

【解析】（1）根据电表改装原理可知，灵敏电流计改装成电压表需要串联一个大电阻，根据串联电路规律可解得：。
（2）根据表格数据和要求，滑动变阻器应采用分压式接法，且分压式接法中滑动变阻器应选总阻值较小的R1；将灵敏电流计G串联电阻箱R0，接入的阻值为R′=900 Ω改装成量程为3 V的电压表，则电压表的内阻为RV=1 000 Ω；由表格数据可知电器元件的电阻在两端电压为2.5 V时约为6 Ω，由于，说明该元件的电阻较小，所以电流表应选用外接法。综上所述，电路图应选题图1中的甲电路。实物连接如图所示。

（3）根据图线知，当电流为0.34 A时，该元件两端的电压为1.3 V，故该元件的电阻为，功率为P=UI=0.44 W。
2．（2020·山西省太原五中高二月考）如图（1）为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的关系曲线图.

（1）为了通过测量得到图（1）所示的关系的完整曲线，在图（2）甲和乙两个电路中应选择的是图_______；简要说明理由: _____________________.（电源电动势为，内阻不计，滑动变阻器的阻值为）
（2）在图（2）丙的电路中，电源电压恒为，电流表读数为，定值电阻由热敏电阻的关系曲线可知，热敏电阻其两端电压为_______V，电阻的阻值_______Ω.
【答案】甲 电压取值范围广 4.4 135.3
【解析】
(1)要描绘伏安特性曲线，电压要从零开始连续变化且电压取值范围广，滑动变阻器采用分压式接法，故选择的是图甲；
(2)热敏电阻和R2串联后与R1并联，电流表测量干路电流，已知电源电压和R1的电阻可求出流经它的电流

又因为电流表示数为70mA，所以通过热敏电阻的电流为

从图中可以看出当通过热敏电阻的电流为34mA时，热敏电阻两端的电压为4.4V，故R2的阻值为



（2020·重庆市云阳江口中学校高三月考）小明帮父母整理家里的卫生，发现了一个玩具电风扇，风扇上的铭牌已破损，只能看到“额定电压：3 V”，风扇能正常使用。小明想知道风扇电机在不同电压下的工作情况，就设计了如图1所示的测量电路。实验室能提供的器材有：电流表A（0~3 A，内阻约0.1 Ω）；电压表V1（0~4.5 V，内阻约5 kΩ）；电压表V2（0~9 V，内阻约10 kΩ）；滑动变阻器R1（0~200 Ω）；滑动变阻器R2（0~10 Ω）；直流电源E1（4.5 V，内阻可不计）；直流电源E2（9 V，内阻可不计）；开关S及导线若干。
（1）为了使测量尽量准确，测量数据尽可能多，电源应选_______，电压表应选________，滑动变阻器应选________。（均填器材代号）
（2）图2中已连接了部分导线，请按实验要求将实物图2中的连线补充完整________。

（3）下表为小明在实验测量中得到的风扇电机的电压U与电流I的一系列相关数据。（电压约0.8 V时，风扇才开始缓慢转动）利用表中数据，在图3中画出电机的U－I图线________。
U /V
0.2
0.4
0.6
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
I/A
0.38
0.81
1.19
1.55
1.70
1.88
1.95
1.98
2.00
2.03
（4）根据绘制的U－I图线，对电机的工作情况，做一简单的总结：_______________________。
【参考答案】E1 V1 R2 见解析 见解析 见解析
【详细解析】（1）直流电源选E1，利于滑动变阻器大范围调节，利于表盘大范围使用，多数据测量，减小误差。为此电压表应选V1，滑动变阻器选R2，调节范围宽，测量误差小。
（2）连线电路图如图：

（3）[5]描点作出电机的U-I图线如图：

（4）从U-I图线可以看到，0~0.8V图线是直线，电机内阻R约为0.5Ω，0.8V后电机开始逐步启动，3V时电流约2.0A左右，电机的额定功率约6W。（合理即可）

1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡规格为“3.8 V，0.3 A”。除开关、导线外，实验室还提供了如下器材：
电压表V（量程0~5 V，内阻约5 kΩ）
电流表A1（量程0~500 mA，内阻约0.5 Ω）
电流表A2（量程0~100 mA，内阻约4 Ω）
滑动变阻器R1（0~10 Ω，允许通过最大电流为2.0 A）
滑动变阻器R2（0~100 Ω， 允许通过最大电流为1.0 A）
直流电源E（电动势约为6 V，内阻约0.5 Ω）
（1）上述器材中，电流表应选______，滑动变阻器应选______。（填器材符号）
（2）请根据所选的器材，在图甲中用笔画线代替导线，完成实验电路的连接。

（3）实验得到的伏安特性曲线如图乙所示。再将被测小灯泡与—个电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源连接组成闭合回路，则通过小灯泡的电流________A。
【答案】（1）A1 R1 （2）如图所示 （3）0.14~0.15

【解析】（1）灯泡的额定电流为0.3 A，故电流表选择A1；因实验要求电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，选择总电阻小的R1。（2）控制电路采用分压接法，测量电路采用外接法。（3）接在电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端时，根据闭合电路欧姆定律有E=U+Ir，代入数据可得I=–0.2U+0.3，在I–U图象中作出该图线，如图所示，两图线的交点即为工作点，灯泡工作时的电流为0.15 A。

2．（2020·浙江省高二月考）LED灯超低功耗，电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。LED灯具有单向导电性，正反向电阻相差较大。某实验小组要对一只LED灯正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究：


(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的欧姆档“×1K”档进行测量，两次实验情况如图甲所示，由此可知_____（填“A”或“B”）端为LED灯的正极；
(2)同学们想用伏安法测定该LED灯的正向伏安特性曲线，设计了如图乙所示的电路图，图乙中还漏接了一条电线，应将_________（填A、B、C、D）两点用电线接好；
(3)实验过程中，电流表某次的读数如图丙所示，其读数为_________A；
(4)图丁为多次测量得到的该LED灯正向伏安特性曲线。已知该LED灯的最佳工作电压为2.3V，现用电动势为3V内阻为2Ω的电源供电，需要串联一个电阻R才能使LED灯在最佳状态，试估算电阻R的值约为_________Ω（结果保留两位有效数字）。
【答案】B BC 0.34 2.7
【解析】
(1)因为二极管正向电阻很小，几乎为零，故红表笔接A端时，为正向电流，故B端为LED灯的正极。
(2) 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接法，由图乙所示电路图可知，应将BC两点用电线接好。
(3)由图甲所示可知，电流表量程为0.6A，由图丙所示可知，其分度值为0.02A，示数为0.34A；
(4)由图丁所示可知，二极管两端电压为：U=2.3V，电流为：
I=150mA=0.15A
由闭合电路欧姆定律可知，电源电动势为：E=U+I（r+R），即：
3=2.3+0.15（2+R）
解得：
R=2.7Ω



1．（2020·河南省南阳中学高二月考）现提供下列器材，用来探究“小灯泡的伏安特性曲线”，并测定小灯泡的额定功率：
A．待测小灯泡L，额定电压6V，额定功率约为3W
B．电流表A，量程0.6A，内阻约0.5Ω
C．电压表V，量程3V，内阻5kΩ
D．滑动变阻器R1，最大阻值20Ω，额定电流1A
E.电源E，电动势10V，内阻很小
F.定值电阻=10kΩ
G.开关S，导线若干

①电压表量程小于小灯泡的额定电压，如何利用题中所给器材完成实验，请在图甲的虚线框内画出实验电路图；
（____）
②图乙为某同学根据实验数据描绘的小灯泡伏安特性曲线，它不是直线而是曲线的原因是_____；
③实验中，测小灯泡的额定功率时，电压表V的示数应调为_____V；
④图乙为根据实验数据描绘的小灯泡的伏安特性曲线，则小灯泡的额定功率约为_____W；如果将此小灯泡与R=8Ω定值电阻串联，接在6V恒定电压上，小灯泡上实际消耗的功率约为_________W。（结果只要求保留两位有效数字）
2．（2020·瓦房店市高级中学高一期末）有一个额定电压为，功率约为的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的图线，有下列器材供选用：
A．电压表，内阻
B．电压表，内阻
C．电流表，内阻
D．电流表，内阻
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电源电压6V
①进行试验时，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画出合理的电路图_______。
3．（2020·浙江省高二期末）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：


(1)如图甲是小吴同学的实验电路，请指出接线错误的导线：_____（填序号）；
(2)正确连线后的某次测量中，电压表接线及指针位置如图乙所示，其示数为_____V；
(3)根据实验数据所作的图像如图丙所示。当电压表为第(2)问中示数时，由图像可知，小灯泡的电阻为_____（结果保留2位有效数字）。
4．（2020·河南省高三二模）某同学欲研究标有“3.8V 0.3A”小灯泡L的电阻特性。除了被研究的小灯泡，实验室还提供了以下的器材：
电流表A1：（量程400mA，内阻约0.5）；
电流表A2：（量程600mA，内阻约0.3）；
电压表V：（量程5V，内阻约5k）
电源E1：（电动势为1.5V，内阻为0.2）；
电源E2：（电动势为4V，内阻约为0.04）；
滑动变阻器R1：（最大阻值约为100）
滑动变阻器R2：（最大阻值约为10）；
开关S、导线若干。
(1)实验要求电压表从零调起，根据实验室提供的器材，请在下面的虚线框中画出实验电路图，并标明每个选用元件的符号__________。

(2)闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移到一端，使闭合开关S后电压表示数为_____，调节滑动变阻器，测出多组电压表示数U及对应的电流表示数I，作出图象如图所示，由图象可知，常温下灯泡灯丝的电阻为_____。实验结果表明_____。
5．（2020·宜宾市叙州区第二中学校高三）某学习小组欲探究小灯泡（额定电压为3V，额定电流约为0.5A）的伏安特性曲线，可提供的实验器材如下：
A．干电池：电动势约4.5V，内阻可不计
B．双量程的电压表V1：量程为0~3V、内阻约为3kΩ；
V2：量程为0~15V、内阻约为15kΩ
C．双量程的电流表 A1：量程为0~0.6A、内阻约为1Ω；
A2：量程为0~3A、内阻约为0.1Ω
D．滑动变阻器R：阻值范围0~10Ω、允许通过最大电流为2A
E．开关S，导线若干
在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：
①根据以上器材，请你把实验电路原理图1补充完整_____，电压表应选_______、电流表应选_______（填所选器材的代号）

②根据选择的正确电路原理图，用笔画线代替导线将实物图2连接成完整电路__________．闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到_______端（选填“A”或“B”）
③按正确操作得到7组电压表和电流表示数如下表所示，请图3所示的坐标纸上画出小灯泡的U – I图线____________________．
组数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0
0.28
0.58
0.92
1.50
2.00
3.00
I/A
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.45
0.49

④若将该小灯泡接在电动势为3.0V、内阻为2.0Ω的干电池两端，则此时该小灯泡的电阻为________Ω．（结果保留2个有效数字）
6．（2020·嘉兴市第五高级中学高一期中）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：
A．小灯泡L（3 V，5 Ω）；
B．滑动变阻器R（0～10 Ω，额定电流1.5 A）；
C．电压表V1（量程：0～3 V，内阻为5 kΩ）；
D．电压表V2（量程：0～15 V，内阻为10 kΩ）
E．电流表A1（量程：0～0.6 A，内阻为0.5 Ω）；
F．电流表A2（量程：0～3 A，内阻为0.1 Ω）
G．铅蓄电池、开关各一个，导线若干。
实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压。
(1)为了减小误差，实验中应选电压表__________，电流表__________。（填器材前的字母）
(2)该同学按图所示连接，两电表都有示数，但电压表示数无法调节到零，检查后发现有一处未连接正确，请在图上补上缺少的一条导线_______________。

(3)某同学实验后作出的I－U图像如图所示，请分析该图象形成的原因是_____。
7．（2020·四川省高三三模）欲研究一只额定电压为8V、额定电流为0.4A的小灯泡的伏安特性。要求测量精度高，且灯泡两端电压能够在0~8V范围内变化。实验提供的器材有：
A．直流电源（电动势9V，内阻不计）
B．电流表（量程0.6A，内阻约0.3Ω)
C．电流表（量程3A，内阻约0.06Ω)
D．电压表（量程10V，内阻约10kΩ)
E.滑动变阻器（阻值0~10Ω)
F.开关一只，导线若干
(1)为测电流，电流表应选择____________（填器材序号字母）。
(2)在答题卡对应的图（a）中用笔画线代替导线连接电路____。

(3)图（b）是利用实验测得的多组数据作出的小灯泡的伏安特性曲线（U表示小灯泡两端的电压，I表示通过小灯泡的电流）。根据图（b）可确定小灯泡的功率P与U2或P与I2的关系曲线，下图中合理的是___。（填选项序号字母）
A． B．
C． D．
(4)将该小灯泡接入图（c）所示电路。已知R=4Ω，电源电动势E=6.0V、内阻r=1.0Ω，则小灯泡所消耗的电功率为____________W。（保留2位有效数字）


8．【2019·学科网第三次高考原创押题预测新课标Ⅲ卷】在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选用的实验器材有：
A：小灯泡“2.5 V 0.2 A”，
B：电流表0~0.6 A~3 A(内阻约为 1 Ω)
C：电压表 0~3 V~15 V(内阻很大)
D：滑动变阻器“2 A，10 Ω”
E：电源(两节干电池)
F：开关一个，导线若干
（1）在实验时小杰同学采用了如图甲所示的实物电路，则在具体实验操作前该电路需改进的地方有__________________________________________；________________________________。（写出两点）

甲 乙 丙
（2）在电路改进之后，小杰同学进行了实验，但在实验中发现，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使小灯泡两端电压达到2.5 V额定电压，而是只能勉强达到1.80 V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动势只能达到1.8 V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如图乙所示，实验数据见下表。
U（V）
2.37
2.30
2.18
2.10
1.90
1.60
1.30
I（A）
0.11
0.14
0.18
0.21
0.29
0.42
0.56
①请在图丙所示的坐标纸上画出U–I图线，由图线可得E＝_____V，电源内阻为r＝_____Ω。
②在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到1.8 V的原因是否如小杰所猜测？______________（填“是”或“否”）。由实验数据得小灯泡两端电压为1.8 V时电流为0.19 A，试通过分析说明只能达到1.80 V的原因______________________________________________。
9．【2018·湖北省天门、仙桃、潜江三市高二（下）期末联考】要做描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，实验室提供了以下器材：
A．待测小灯泡（额定电压2.5 V，额定电流0.5 A）
B．电流表（量程3 A，内阻约为1 Ω）
C．电流表（量程0.6 A，内阻约为5 Ω）
D．电压表（量程3.0 V，内阻约为10 kΩ）
E．电压表（量程15.0 V，内阻约为50 kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA）
G．滑动变阻器（最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A）
H．电源（电动势为4.0 V，内阻不计）
I．电键及导线等
（1）为了顺利完成实验并能减小实验误差，电流表应选用_____、电压表选用_____、滑动变阻器选用_____（均填写实验器材前的字母）
（2）根据选用的实验的器材，连接了如图甲所示的实验电路。闭合电键前，应将滑动变阻器的滑片P移到_____端（填“A”或“B”）。
（3）闭合电键后将滑动变阻器滑片从一端移向另一端，测出多组电压表和电流表的数值，作出小灯泡的I﹣U图象如图乙所示，当小灯泡两端的电压为1.6 V时，小灯泡的功率P=_____W。







1．（2020·江苏省高考真题）某同学描绘一种电子元件的关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源（电动势约），R为滑动变阻器（最大阻值），为定值电阻，S为开关。

(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
电压
0.000
0.250
0.500
0.650
0.700
0.725
0.750
电流
0.00
0.10
0.25
0.60
1.70
4.30
7.50

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的图线____________。

(3)根据作出的图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。
(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻，会导致的两个后果是_________。
A．电压和电流的测量误差增大
B．可能因电流过大烧坏待测元件
C．滑动变阻器允许的调节范围变小
D．待测元件两端电压的可调节范围变小
2．（2020·全国高考真题）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。
（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。

（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。为保证小灯泡的安全，I1不能超过_______mA。
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA
32
55
85
125
144
173
I2/mA
171
229
299
379
424
470

根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。
3．【2019·新课标全国Ⅱ卷】某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U–I关系曲线。回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻 （填“变大”或“变小”），电压表V1示数 （填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向 （填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1。
（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为= ×10–3V/℃（保留2位有效数字）。

4．【2018·新课标全国Ⅰ卷】某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0 Ω：电源E（6V，内阻可忽略）：电压表 （量程150 mV）：定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）：电阻箱R2（阻值范围0-999.9 Ω）：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。

实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0°C，实验得到的R2-t数据见下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到_____填“a”或“b”）端；
（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线；

（3）由图（b）可得到R1，在25 ℃~80 °C范围内的温度特性，当t=44.0 ℃时，可得R1=____Ω；
（4）将Rt握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为__________Ω，则手心温度为_________℃。
5．【2017·新课标全国Ⅰ卷】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V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表A（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）






1．【答案】 随着电压的增大，小灯泡的温度在增加，其阻值发生了变化 2V 2.9W 1.2W
【解析】
①该实验电路图如图所示

②由于电压变大，小灯泡的温度升高，电阻率发生变化，导致阻值发生变化，因此该图像不是直线。
③由于电压表内阻和定值电阻的比值为1:2，故两者分压之比也为1:2，小灯泡的额定电压为6V，故电压表示数应为2V；
④由图乙可知，当电压为6V时，其电流约为0.48A，故其额定功率为

当把该灯泡接在6V恒定电压的电源上时，可将定值电阻看做电源内阻，作出电源的图像，如图所示，其与小灯泡伏安特性曲线交点即为所求电压和电流，从图中可得


2．【答案】A D E
【解析】
①灯泡的额定电压为2.8V，则电压表选择A；灯泡的额定电流为

则电流表选择D；滑动变阻器要接成分压电路，则应选用阻值较小的E即可；
②灯泡的电阻

可知电压表内阻远大于灯泡电阻，则采用电流表外接；滑动变阻器用分压电路，则电路如图；

3．【答案】②和⑤ 2.00 7.7
【解析】
(1)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中小灯泡的电阻较小，所以电流表要用外接法；电流和电压的示数都要从零开始，故滑动变阻器是分压式接法，故接线错误的导线是②和⑤；
(2)电压表量程为3V，要读到小数点的后两位，则示数为2.00V；
(3)当电压表示数为2.00V时，由图像可知，电流为0.26A，则小灯泡的电阻为

4．【答案】 0 1.5 灯丝的电阻（或电阻率）随温度的升高而增大
【解析】(1)因小灯泡额定电流为0.3A，额定电压为3.8V，故电流表应选A1；又因测伏安特性曲线要求电压与电流调节范围大，故变阻器需用分压式接法，应选阻值小的变阻器，故变阻器应选R2，显然电源应选E2；小灯泡电阻较小，故应该采用电流表外接，电路如图；

(2)闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移到一端，使闭合开关S后电压表示数为0； 由图象可知，常温下即灯泡两端电压为零时灯泡灯丝的电阻为1.5。实验结果表明灯丝的电阻（或电阻率）随电压增加而变大，即电阻随温度的升高而增大。
5．【答案】 V1 A1 A端 4.6
【解析】①探究小灯泡的伏安特性，要求灯泡两端的电压可以从零伏开始调整到额定电压，即要求测量的电压范围从0～3V，选择电压表；由于小灯泡的额定电流约为，选择电流表；由于小灯泡的最大电阻约为Ω，很明显，电流表采用外接法，实验电路原理图所示：

②根据原理图，用笔画线代替导线将实物图2连接成完整电路如图所示．闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到A端，使闭合开关后灯泡两端的电压为零以保护电表；

③画出小灯泡的U-I图线如图中曲线所示：

④根据闭合电路欧姆定律有，此直线如图上中所示，与曲线的交点坐标为（0.455A，2.10V），得待求电阻为Ω．
6．【答案】C E 随着电压、电流的增大，小灯泡灯丝温度升高，灯丝电阻率（或电阻）增大
【解析】(1)由于小灯泡的额定电压为3V，故电压表选择C，小灯泡的额定电流

故电流表选择E。
(2) 该同学按图所示连接，两电表都有示数，但电压表示数无法调节到零，说明电路连接成了限流式接法，应选用分压式接法，电路如图

(3) I-U图象的斜率等于电阻R的倒数，从图象可知I-U图象的斜率逐渐减小，即电阻R逐渐增大，故金属材料的电阻随着温度的升高而升高，，故随温度升高，金属材料的电阻率升高。
7．【答案】B D 1.4
【解析】
(1)小灯泡额定电流为0.4A，故选择B。
(2)要描绘待测元件的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，待测元件的电阻

属于小电阻，故应采用电流表外接法；实物电路图如图所示

(3)随着电压或电流的增大，小灯泡的电阻增大，小灯泡的电功率与电压或电流的关系分别为

或

所以图象中切线斜率应不断减小，图象中切线斜率不断增大，故ABC错误，D正确。故选D。
(4)根据闭合电路欧姆定律

在图(b)中画出该图像，如图所示

由图象可知，交点为


则小灯泡所消耗的电功率为

8．【答案】（1）电流表应采用外接法 电流表量程太大 （2）如图所示 2.61 2.34 （3）否 在小灯泡伏安特性实验中，由于滑动变阻器采用分压接法，使得外电阻与内电阻阻值接近，因而外电压不可能接近电源的电动势

【解析】（1）小灯泡内阻很小，约为几欧姆到十几欧姆，而电压表内阻很大，约为几千欧姆定律到几万欧姆，灯泡电阻远小于电压表内阻，实验时电流表应采用外接法而不是采用内接法；电源电动势约为3 V，灯泡电阻约为几欧姆左右，电路最大电流不会超过0.6 A，电流表应选0.6 A量程而不是选择3 A量程；由图甲所示可知，滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前，为保护电路，滑片应置于左端，不能放在右端；
（2）①根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图象，电源的U–I图象如图所示：

由图象可知，图象与纵轴的交点坐标值为2.61，则电源电动势E＝2.61 V，电源内阻r2.34 Ω；
②电源电动势为2.61 V，电压表示数达不到2.5 V，不是电源电动势太小造成的；灯泡两端电压为1.8 V时，灯泡电阻R9.5 Ω，分压支路小灯泡与电流表总内阻约为10欧姆，滑动变阻器最大阻值为10 Ω，则滑动变阻器与分压支路并联电阻约为5 Ω，U分压＝IR并R并1.72 V≈1.8 V，所以电压表示数只能达到1.80 V。
9．【答案】（1）C D G （2）A （3）0.64
【解析】（1）灯泡额定电流为0.5 A，电流表应选择C；灯泡额定电压为2.5 V，电压表应选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择G；
（2）由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于A端。
（3）由图乙所示图象可知，电压U=1.6 V时电流I=0.4 A，灯泡实际功率：P=UI=1.6×0.4 W=0.64 W。
【点睛】本题考查了实验器材的选择、实验注意事项与实验数据处理；要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；滑动变阻器采用分压接法时，为保护电路，闭合开关前滑片要置于分压电路分压为零的位置。

1．【答案】 非线性元件 BC
【解析】
(1)根据题意连接电路如图

(2)根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图

(3)根据图像可知该元件是非线性元件。
(4) AB．图线上某点与原点连线的斜率为，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；
CD．根据图像可知待测元件的电压范围小于，而电源电动势为，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。
故选BC。
2．【答案】 180 11.6 8.0
【解析】
（1）根据电路图连接实物图如图所示

（2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有

②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为

③因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180mA；
（3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为

（4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，此时结合①有

解得，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于。
3．【答案】（1）5.00 变小 增大 B （2）2.8
【解析】（1）U1=IR0=100 Ω×50×10–6 A=5×10–3 V=5 mV由，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即V1表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故华东变阻器向右调节，即向B短调节。
（2）由图可知， =2.8×10–3V/℃
4．【答案】（1）b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0

【解析】本题主要考查研究小灯泡的伏安特性实验、利用伏安特性曲线计算实际功率及其相关的知识点，意在考查考生对小灯泡伏安特性曲线的理解和灵活运用相关知识，解决实际问题的能力。
（1）图（a）的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中电流最小，即图（a）中的R1的滑片应移到b端。
（2）将t=60 ℃和t=70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2—t图象。
（3）根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2—t图象可知，当t=44.0 ℃时，对应的RT=450 Ω。
（4）由画出的R2—t图象可知，当RT=620.0 Ω，则手心温度t=33.0 ℃。
【点睛】解答此题常见错误主要有：一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑动头的位置；二是没有认真阅读题述的实验过程，导致不能把电阻箱R的读数与热敏电阻阻值联系起来。
5．【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.18

【解析】（1）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，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法；电压表量程为3 V，应串联定值电阻扩展量程到4 V。
（2）由I–U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大。
（3）当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时由E0=U+I(r+R)得I=–0.1U+0.4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为U=1.75 V，I=0.225 A，P1=UI=0.39 W；当滑动变阻器的阻值为0时，灯泡消耗的功率最大，作图线I=–U+4，此时交点坐标为U=3.70 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率P2=UI=1.18 W。