2023年高考物理全国甲卷真题变式·分层精准练：第9题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）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6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω，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，在图（c）上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。
二、基础
2．（2020高二下·凉山州期末）有一个小电珠上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的 图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0~5V，内阻 ）
B．电压表（0~15V，内阻 ）
C．电流表（0~3A，内阻 ）
D．电流表（0~0.6A，内阻 ）
E．滑动变阻器（ ，2A）
F．滑动变阻器（ ，1A）
G．学生电源（直流6V）、开关、导线若干
（1）实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 （用序号字母表示）。
（2）实验中要求灯泡电压从零开始调节，用笔画线代替导线连接实物电路图。
3．（2020高二下·浙江期末）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．（2019高二上·黑龙江期中）有一灯泡上标有“6
V 0.1 A”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻2.0 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻3.0 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻2.0 Ω)
D．电流表(0～6 A，内阻1.5 Ω)
E．滑动变阻器(30 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)
G．学生电源(直流9 V)及开关、导线等
（1）实验中所用的电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 ．
（2）画出实验电路图，要求电压从零开始测量．
5．（2018高一下·金华期末）某物理兴趣小组做“探究小灯泡伏安特性曲线”实验，选择了如图所示的电路图测量了多组小灯泡工作时的电压和电流值。
（1）请根据该电路图完成图中的实物图连线。
（2）经过实验，得到下表数据，请在坐标纸上画出本次实验的 图线。
0 0.19 0.30 0.50 0.40 0.44 0.48
0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0
6．（2018高二上·通渭期末）在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有:灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、电键S等,要求灯泡两端电压从0开始变化；
（1）实验中滑动变阻器应采用 接法(填“分压”或“限流”)．
（2）某同学已连接如图所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处，并说明如何改正．
A ；
B ；
三、巩固
7．（2023高二上·绵阳期末）某课外兴趣小组要描绘一个标有“，”的小灯泡的伏安特性曲线。供选择的实验器材：直流电源（，内阻不计），电流表（，内阻约为），电压表（，内阻为），开关和导线若干，滑动变阻器（，额定电流），滑动变阻器（，额定电流），定值电阻为，定值电阻为。
（1）在方框中画出实验电路图，并在电路图上标写所选器材的符号。
（2）该实验小组同学正确操作后，将电流表和电压表所读的数据在坐标系中描点连线，得到的曲线如图所示。根据图像，当流过电流表的电流为时，小灯泡的电阻为 （保留两位有效数字）；流过小灯泡电流为时的电阻 （选填“大于”或“小于”或“等于”）电流为时的电阻。
8．（2023高二上·汉中期末）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“3.8V、0.3A”
电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ
电流表，量程0～100mA，内阻4Ω
电流表，量程0～500mA，内阻0.4Ω
滑动变阻器，最大阻值100Ω，额定电流0.5A
滑动变阻器，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
（1）在上述器材中，滑动变阻器应选 ，电流表应选 ；
（2）根据电路图补全实物图连线。
9．（2023高二上·内江期末）为描绘“2.5V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供有：
A．电源（电动势6.0V，内阻不计）；
B．滑动变阻器（总电阻20Ω）
C．电压表V(有3V，15V两个量程）；
D．电流表A(有0.6A，3A两个量程）；
E.待测小灯泡；
F.开关一个、导线若于，则；
（1）根据教材在虚线方框内画出实验电路图（其中，部分电路已画出）。
（2）为了较为准确地测量数据描绘出图线，电压表应选择的量程是 V，电流表应选择的量程是 A。
10．（2022高二上·云南月考）“南风”实验小组在进行“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验时，选取了“3.8V 0.3A”的小灯泡。
（1）实验小组的同学选取了合适的实验器材进行实验，部分实验电路已连接，如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路补充完整。
（2）实验小组的同学正确连接电路。记录多组数据，在图乙中绘制出了该小灯泡的图像。与实验用的小灯泡相对应的伏安特性曲线是图乙中的图线 （填“a”、“b”或“c”）。
（3）当通过小灯泡的电流为200mA时，小灯泡灯丝的阻值约为 Ω。（结果保留一位小数）
（4）实验小组的同学发现用多用电表测得的小灯泡的阻值与用伏安法测得的小灯泡在额定电压下的阻值相差较大，对这一结果，下列解释合理的是___________。
A．多用电表只能粗测阻值，测出的阻值很不准确
B．伏安法测电阻时电压表的分流作用，使得两种结果相差较大
C．多用电表测的是常温下的阻值，而小灯泡在额定电压下发光时温度较高、阻值较大
11．（2022高二上·滨州期中）某实验小组描绘小灯泡的图线来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用的实验器材如下：
A．小灯泡（额定电压，额定电流）；
B．电压表（量程，内阻约；量程，内阻约）；
C．电流表（量程，内阻约；量程，内阻约）；
D．滑动变阻器；
E．蓄电池（电动势，内阻不计）；
F．开关一个、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整；
（2）该实验小组得出小灯泡特性图线如图乙所示。由图可知，随着小灯泡两端电压增大，小灯泡的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”），小灯泡灯丝的电阻率 （填“增大”“不变”或“减小”）；
（3）若将此小灯泡直接接在电动势为、内阻为的电源两端组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W，小灯泡的电阻为 。（均保留2位有效数字）
四、提升
12．（2022高三上·大连期中）某同学在实验室先后完成下面两个实验：
①测定一节干电池的电动势和内电阻；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线．
（1）用①实验测量得到数据作出U-I图线如图中a线，实验测得干电池电动势为 V，内电阻为 Ω．
（2）在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在给定的四个电路图(图甲)和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材，并将它们的编号填在横线上．应选取的电路是 ，滑动变阻器应选取 ．
E.总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F.总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G.总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
（3）将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W．
13．（2021高三上·洛南月考）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至 档进行测量．（填选项前的字母）
A．直流电压10V B．直流电流5mA
C．欧姆× 100 D．欧姆× 1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关．
Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最 端；（填“左”或“右”）
Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关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；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ．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”）
14．（2017·太原模拟）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（6V，内阻不计）B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω）
C．电流表A（0﹣0.6А，内阻未知）D．滑动变阻器R（0﹣20Ω，5A）
E．滑动变阻器R，（0﹣200Ω，1A）F．定值电阻R0（阻值1990Ω）
G．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“ ”表示）．（画在方框内）
（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用 ．（填写器材序号）
（3）将上述电子元件R1 和另一电子元件R2接入如图所示的电路甲中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示．电源的电动势E=10.0V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为 Ω，R3接入电路的阻值为 Ω（结果保留两位有效数字）．
15．（2017·山西模拟）用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．
A．电压表V1（量程6V、内阻很大）
B．电压表V2（量程3V、内阻很大）
C．电流表A（量程3A、内阻很小）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）
E．小灯泡（2A、5W）
F．电池组（电动势E、内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．
（1）请将设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整．
（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点（I1，U1）、（I2，U2），标到U﹣I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E= V、内阻r= Ω．（结果保留两位有效数字）
（3）在U﹣I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 Ω（结果保留两位有效数字）．
16．（2023高三下·安徽月考）在“探究小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要求绘制曲线完整，可供选用的器材如下：
A．小灯泡L，规格“，”；
B．电流表A1，量程，内阻约为；
C．电流表A2，量程，内阻为；
D．电压表V1，量程，内阻为；
E．电压表V2，量程，内阻约为；
F.标准电阻，阻值；
G.标准电阻，阻值；
H.滑动变阻器，阻值范围；
I.滑动变阻器，阻值范围；
J.学生电源E，电动势，内阻不计；开关S及导线若干。
（1）实验中电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填相应器材前的字母）
（2）该小组利用所选电表进行改装，用改装后的电压表和电流表的“测量值”U和I描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，请在虚线框中设计出相应实验电路图。
（3）根据图线判断，需将 只相同的小灯泡L并联后，直接与电动势为、内阻为的电源组成闭合回路，可使小灯泡的总功率最大，则总功率的最大值约为 W（保留两位小数）。
答案解析部分
1．【答案】（1）a
（2）解：若选用b进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表示数为0.5A，而电压表示数要大于6V，所以图像如图实线所示：
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由c图知，电压时对应的电流，此时灯泡的电阻，小灯泡正常发光时的电阻：，根据知，只有选择电流表外接法，即a才能符合题。
【分析】（1）根据，结合图像选择；
（2）若选用b进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表示数为0.5A，而电压表示数要大于6V。
2．【答案】（1）A；D；E
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)电珠的额定电压是4V，额定电流是
在满足安全的情况下，电表的量程越小越精确。故电压表应选A，电流表选D。为了方便实验的操作，滑动变阻器应选E。(2)要求灯泡电压从零开始调节，滑动变阻器需采用分压接法，灯泡正常工作时的电阻为
电压表内阻为 ，电流表内阻为 ，电压表的内阻远远大于电流表的内阻，电流表故采用外接法。实验电路图如图所示
【分析】（1）在量程允许的情况下选择小量程的电表即可；为了能得到比较多的数据，分压滑动变阻器选择小阻值的即可，可以比较灵明的调节电压；
（2）电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法。
3．【答案】（1）②和⑤
（2）2.00
（3）7.7
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(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
【分析】（1）电流表串联在电路中，电压表并联在电路中，滑动变阻器的接线柱一上一下，连接实物图即可；
（2）明确电压表的分度值再进行读数即可；
（3）对于U-I曲线，图像的横坐标为电流，纵坐标为电压，结合横纵坐标竖直求解电阻的阻值。
4．【答案】（1）B；C；E
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）灯泡的额定电压为6V,电压表选B；灯泡额定电流为0.1A，电流表选C；为方便实验操作应选择滑动变阻器E；（2）秒回灯泡伏安特性曲线，电压电流应该从零开始变化，滑动变阻器应该采用分压法，故连接如图
【分析】由题中“现要测绘该灯泡的伏安特性曲线”可知，本题考查利用伏安法测小灯泡伏安特性曲线，根据闭合电路欧姆定律和分压法连接可解答本题。
5．【答案】（1）
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）实物图如图所示：
；（2）在坐标中找到表格中的各个点，然后用用平滑的曲线把个点连接起来，得到如下图所示图像：
【分析】根据实验原理图进行实物连线，在坐标纸上描点，用平滑的曲线作图。
6．【答案】（1）因为灯泡两端的电压要从0开始调节，故只能采用分压电路
（2）在电路接好并检查是否正确连线之前，电键应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接为分压电路时，滑动变阻器的有效电阻应从最小值开始调节，故滑片应先处于b端
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)要求灯泡两端电压从零开始变化，所以实验中滑动变阻器应采用分压接法；(2)在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误，故不当之处之一电键S不应闭合，应处于断开状态；
连好线路后在闭合开关前，需要将分压滑动变阻器调到输出电压为0端，应在图中是b端，以保护电源和电表，故不当之处之二滑动变阻器滑动触头p位置，应将其置于b端。
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法；
（2）连接电路的时候，开关应处于断开状态；为了使灯泡的电压从零开始，分压滑动变阻器应置于b端。
7．【答案】（1）
（2）；大于
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）因为电源电动势为 ，而电压表量程为 ，所以需要在电压表上串联一个定值电阻，起到分压的作用，当电压表与串联电阻上总电压为 时，电压表满偏；可得串联部分电阻为
故定值电阻选择 ；根据图像可知电压从零开始调节，所以滑动变阻器选择分压式接法，为方便调节电路，滑动变阻器应选择小阻值 ；改装后的电压表总阻值为 ，小灯泡的内阻约为
可得
所以电流表采用外接法，电路图如下：
（2）根据图像可知当电流表的电流为 时对应的电压表读数为 ，因为电压表内阻和串联的电阻 阻值相同，所以可知此时小灯泡两端电压为 ，根据闭合电路欧姆定律可得此时小灯泡的电阻为
同理，当流过小灯泡电流为 时，对应的电压表读数为 ，此时小灯泡电阻为
【分析】（1）根据电源的电动势得出选择的电压表，结合串并联电路的特点得出选择的定值电阻，结合功率的表达式得出小灯泡的内阻，结合电流表内外接法的判断得出电流表的接法，利用描绘小灯泡伏安特性曲线的实验原理画出电路图；
（2）根据闭合电路欧姆定律得出小灯泡的电阻和0.4A时电阻和0.2A时电阻的大小。
8．【答案】（1）R2；A2
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）因为灯泡电压需要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，所以选择电阻值比较小的滑动变阻器R2；因为灯泡的额定电流为0.3A即300mA，电流表A1的量程偏小，则选择电流表A2。
（2）由电路图可得实物图连线为
【分析】（1）由于灯泡电压从0开始测量所以滑动变阻器使用分压式接法，所以选择阻值较小的滑动变阻器；利用灯泡的额定电流可以判别电流表量程的选择；
（2）利用电路图进行实物图连线。
9．【答案】（1）
（2）3；0.6
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）电路图如图所示
（2）小灯泡的电压为额定电压2.5V，额定电流为0.6A，故电压表选3V，电流表选0.6A。
【分析】（1）根据测量小灯泡的伏安特性曲线的实验原理画出电路图；
（2）根据小灯泡的额定电压和额定电流得出选择的电压表和电流表。
10．【答案】（1）
（2）
（3）9.5
（4）C
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）测绘小灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器要采用分压的接法，即电源、开关和滑动变阻器下边两个接线柱串联在一起，如图所示
（2）小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，故曲线会偏向U轴，则C不符合题意；小灯泡的额定电压和额定电流是“3.8V、0.3A”，a图线在电压为2.5V时，电流为0.3A，不正确；只有b图像符合题意。
（3）由 图像可知：当电流为200mA时，电压为1.9V，根据公式 ，（4）灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡在额定电压下发光时温度较高，测得的数据误差较大，C符合题意。
【分析】（1）根据 测绘小灯泡伏安特性曲线”实验 原理以及注意事项连接实物图；
（2）根据小灯泡的阻值随温度的变化情况得出曲线的偏折情况，利用小灯泡的额定电压和电流判断正确的伏安特性曲线；
（3）根据I-U图像以及欧姆定律得出小灯泡灯丝的阻值；
（4）根据小灯泡的阻值对温度的升高而变化的情况得出实验测得数据的误差大小。
11．【答案】（1）
（2）增大；增大
（3）0.77；4.2
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由图乙可知电压从零逐渐增大，滑动变阻器采用分压式接法，由于电压表内阻远大于小灯泡电阻，电流表采用外接法，实物电路图如下图所示
（2）小灯泡的I-U图上某点与原点连线的斜率的倒数表示灯泡电阻值，由图乙可知，电阻随灯泡两端电压增大而增大；
小灯泡的电阻增大，根据电阻定律 ，可知灯丝的电阻率增大；
（3）在I-U图中作出电源的I-U图，如图所示
两图像的交点坐标为小灯泡两端电压与通过小灯泡的电流，由图可知，此时小灯泡两端电压约为1.79V，通过灯泡的电流约为0.431A。此时小灯泡的实际功率为
考虑到读数误差，0.75W～0.79W均算正确；
根据欧姆定律，小灯泡的电阻为
考虑到读数误差， ～ 均算正确。
【分析】（1）绘制小灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器使用分压式接法，电流表使用外接法；
（2）利用图线坐标点与原点连线的斜率可以判别灯泡电阻的大小变化；
（3）利用闭合电路的欧姆定律图线与伏安特性曲线的交点可以求出灯泡实际工作的电压和电流，结合电功率的表达式可以求出灯泡的实际功率，利用欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
12．【答案】（1）1.5；0.75
（2）C；E
（3）0.72
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由U－I图线，知干电池电动势E＝1.5V，内电阻：
(2)由题意知，为减小实验误差、方便调节，滑动变阻器应选用分压式接法，又灯泡电阻较小，电流表应采用外接法，因此应选取的电路为C，由于滑动变阻器采用分压接法，故其总阻值不宜太大，应与待测灯泡的阻值相当，所以滑动变阻器应选取E．
(3)图线a、b的交点坐标(1.2，0.6)分别对应灯泡工作时的实际电流和实际电压值，所以：
【分析】（1）根据U-I图像以及表达式得出该电池的电动势以及内阻；
（2）为了减小误差以及方便操作进行选择电路，结合电路中的电阻关系选择滑动变阻器；
（3）利用功率的计算得出 小灯泡的实际功率。
13．【答案】D；左；1；5；增大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12 Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡．
②开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，要有实验安全意识，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验．电表示数总调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，1点和5点间没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式与分压式接法的最显著区别．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，电阻增大．
【分析】根据电珠的电阻判断选择的欧姆档；根据实验安全滑动变阻器的阻值应在最大处；根据伏安特性曲线的斜率得知电阻的大小。
14．【答案】（1）
（2）D
（3）10；20
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解：（1）描绘伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；
由题意可知，没有电压表，需要用已知内阻的电流表G与定值电阻R0串联测电压，
电压表内阻为10+1990=2000Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，作出电路图如图所示；（2）电路中滑动变阻器采用分压接法，为了实验操作方便，所以要选择总阻值较小的滑动变阻器D；（3）电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，
由图乙可知，此时电阻两端的电压为U=2.5V，I=0.25A，
根据欧姆定律得：R1=
根据串联电路的特点，可知，此时流过R3的电流为：I′=I=0.25A
两端的电压为：U′=E﹣2U=10V﹣2.5×2V=5V，R3=
故答案为：（1）如图所示；（2）D；（3）10，20．
【分析】（1）题目中给出的实验器材没有电压表，根据题目已知改装电流表，代替电压表使用。描绘小灯泡伏安特性曲线因为是曲线，所以滑动变阻器应采用分压式接法。
（2）分压式接法当中，应采用小阻值的，滑动变阻器。
（3）根据题意分析，两个电阻元件的电压和电流都相等。根据欧姆定律，求解即可。
15．【答案】（1）
（2）4.5；1.0
（3）0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】解：（1）伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；调节滑动变阻器时，电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测灯泡两端电压，电路图如图所示．（2）电源的U﹣I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V，电源内阻
r= = =1.0Ω．（3）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压UL=2.5V，此时电路电流I=2.0A，
电源电动势E=Ir+UL+IR滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R滑，则R滑=0Ω．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）4.5；1.0；（3）0．
【分析】（1）在测电源电动势的实验中，伏特表测的是路端电压，安培表测的是流过电源的电流。描绘小灯泡伏安特性曲线实验当中，电压表测灯泡两端电压，电流表侧有个小灯泡的电流。根据实验原理，画出实验电路图。
（2）外电路伏安特性曲线，和中州的焦点就是电源电动势，和横州的焦点是短路时的电流。
（3）外电路伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线交点，代表电阻，接入电路时实际的电压和电流。
16．【答案】（1）C；D；H
（2）
（3）3；1.50
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）小灯泡的额定电流为0.7A，故答案为：电流表C并联小电阻R1扩展量程；小灯泡的额定电压为4.0V，故答案为：电压表D，串联R2扩展量程；滑动变阻器采用分压接法，选择最大阻值较小的，便于操作，故答案为：滑动变阻器H。
（2）采用电流表外接法，使小灯泡两端的电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，电路图如图所示
（3）设有n个小灯泡并联，每个小灯泡的电压为U，电流为I，则当小灯泡的总功率（相当于电源的输出功率）最大时，外电阻和电源内阻相等，所以 ， ，即每个小灯泡两端的电压为1.5 V。从题目所给的 图可以看出，当U=1.5 V时， ，所以小灯泡个数 ，小灯泡的总功率
【分析】（1）利用灯泡的额定电流可以选择电流表需要并联电阻扩大量程；利用额定电压的大小可以判别电压表应该串联电阻扩大量程；滑动变阻器使用分压式接法选择小阻值；
（2）电流表使用外接法，滑动变阻器使用分压式接法；
（3）当外电阻和内阻相等时，利用内外电阻相等及欧姆定律可以求出电流的大小，结合电流的大小可以求出灯泡的个数；结合电功率的表达式可以求出灯泡的总功率。
1 / 12023年高考物理全国甲卷真题变式·分层精准练：第9题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）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6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω，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，在图（c）上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。
【答案】（1）a
（2）解：若选用b进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表示数为0.5A，而电压表示数要大于6V，所以图像如图实线所示：
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由c图知，电压时对应的电流，此时灯泡的电阻，小灯泡正常发光时的电阻：，根据知，只有选择电流表外接法，即a才能符合题。
【分析】（1）根据，结合图像选择；
（2）若选用b进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表示数为0.5A，而电压表示数要大于6V。
二、基础
2．（2020高二下·凉山州期末）有一个小电珠上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的 图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0~5V，内阻 ）
B．电压表（0~15V，内阻 ）
C．电流表（0~3A，内阻 ）
D．电流表（0~0.6A，内阻 ）
E．滑动变阻器（ ，2A）
F．滑动变阻器（ ，1A）
G．学生电源（直流6V）、开关、导线若干
（1）实验中所用电压表应选用 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 （用序号字母表示）。
（2）实验中要求灯泡电压从零开始调节，用笔画线代替导线连接实物电路图。
【答案】（1）A；D；E
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)电珠的额定电压是4V，额定电流是
在满足安全的情况下，电表的量程越小越精确。故电压表应选A，电流表选D。为了方便实验的操作，滑动变阻器应选E。(2)要求灯泡电压从零开始调节，滑动变阻器需采用分压接法，灯泡正常工作时的电阻为
电压表内阻为 ，电流表内阻为 ，电压表的内阻远远大于电流表的内阻，电流表故采用外接法。实验电路图如图所示
【分析】（1）在量程允许的情况下选择小量程的电表即可；为了能得到比较多的数据，分压滑动变阻器选择小阻值的即可，可以比较灵明的调节电压；
（2）电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法。
3．（2020高二下·浙江期末）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）。
【答案】（1）②和⑤
（2）2.00
（3）7.7
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(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
【分析】（1）电流表串联在电路中，电压表并联在电路中，滑动变阻器的接线柱一上一下，连接实物图即可；
（2）明确电压表的分度值再进行读数即可；
（3）对于U-I曲线，图像的横坐标为电流，纵坐标为电压，结合横纵坐标竖直求解电阻的阻值。
4．（2019高二上·黑龙江期中）有一灯泡上标有“6
V 0.1 A”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻2.0 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻3.0 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻2.0 Ω)
D．电流表(0～6 A，内阻1.5 Ω)
E．滑动变阻器(30 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)
G．学生电源(直流9 V)及开关、导线等
（1）实验中所用的电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 ．
（2）画出实验电路图，要求电压从零开始测量．
【答案】（1）B；C；E
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）灯泡的额定电压为6V,电压表选B；灯泡额定电流为0.1A，电流表选C；为方便实验操作应选择滑动变阻器E；（2）秒回灯泡伏安特性曲线，电压电流应该从零开始变化，滑动变阻器应该采用分压法，故连接如图
【分析】由题中“现要测绘该灯泡的伏安特性曲线”可知，本题考查利用伏安法测小灯泡伏安特性曲线，根据闭合电路欧姆定律和分压法连接可解答本题。
5．（2018高一下·金华期末）某物理兴趣小组做“探究小灯泡伏安特性曲线”实验，选择了如图所示的电路图测量了多组小灯泡工作时的电压和电流值。
（1）请根据该电路图完成图中的实物图连线。
（2）经过实验，得到下表数据，请在坐标纸上画出本次实验的 图线。
0 0.19 0.30 0.50 0.40 0.44 0.48
0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0
【答案】（1）
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）实物图如图所示：
；（2）在坐标中找到表格中的各个点，然后用用平滑的曲线把个点连接起来，得到如下图所示图像：
【分析】根据实验原理图进行实物连线，在坐标纸上描点，用平滑的曲线作图。
6．（2018高二上·通渭期末）在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有:灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、电键S等,要求灯泡两端电压从0开始变化；
（1）实验中滑动变阻器应采用 接法(填“分压”或“限流”)．
（2）某同学已连接如图所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处，并说明如何改正．
A ；
B ；
【答案】（1）因为灯泡两端的电压要从0开始调节，故只能采用分压电路
（2）在电路接好并检查是否正确连线之前，电键应处于断开状态，以免因接线错误而导致仪表损坏；接为分压电路时，滑动变阻器的有效电阻应从最小值开始调节，故滑片应先处于b端
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)要求灯泡两端电压从零开始变化，所以实验中滑动变阻器应采用分压接法；(2)在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误，故不当之处之一电键S不应闭合，应处于断开状态；
连好线路后在闭合开关前，需要将分压滑动变阻器调到输出电压为0端，应在图中是b端，以保护电源和电表，故不当之处之二滑动变阻器滑动触头p位置，应将其置于b端。
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法；
（2）连接电路的时候，开关应处于断开状态；为了使灯泡的电压从零开始，分压滑动变阻器应置于b端。
三、巩固
7．（2023高二上·绵阳期末）某课外兴趣小组要描绘一个标有“，”的小灯泡的伏安特性曲线。供选择的实验器材：直流电源（，内阻不计），电流表（，内阻约为），电压表（，内阻为），开关和导线若干，滑动变阻器（，额定电流），滑动变阻器（，额定电流），定值电阻为，定值电阻为。
（1）在方框中画出实验电路图，并在电路图上标写所选器材的符号。
（2）该实验小组同学正确操作后，将电流表和电压表所读的数据在坐标系中描点连线，得到的曲线如图所示。根据图像，当流过电流表的电流为时，小灯泡的电阻为 （保留两位有效数字）；流过小灯泡电流为时的电阻 （选填“大于”或“小于”或“等于”）电流为时的电阻。
【答案】（1）
（2）；大于
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）因为电源电动势为 ，而电压表量程为 ，所以需要在电压表上串联一个定值电阻，起到分压的作用，当电压表与串联电阻上总电压为 时，电压表满偏；可得串联部分电阻为
故定值电阻选择 ；根据图像可知电压从零开始调节，所以滑动变阻器选择分压式接法，为方便调节电路，滑动变阻器应选择小阻值 ；改装后的电压表总阻值为 ，小灯泡的内阻约为
可得
所以电流表采用外接法，电路图如下：
（2）根据图像可知当电流表的电流为 时对应的电压表读数为 ，因为电压表内阻和串联的电阻 阻值相同，所以可知此时小灯泡两端电压为 ，根据闭合电路欧姆定律可得此时小灯泡的电阻为
同理，当流过小灯泡电流为 时，对应的电压表读数为 ，此时小灯泡电阻为
【分析】（1）根据电源的电动势得出选择的电压表，结合串并联电路的特点得出选择的定值电阻，结合功率的表达式得出小灯泡的内阻，结合电流表内外接法的判断得出电流表的接法，利用描绘小灯泡伏安特性曲线的实验原理画出电路图；
（2）根据闭合电路欧姆定律得出小灯泡的电阻和0.4A时电阻和0.2A时电阻的大小。
8．（2023高二上·汉中期末）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“3.8V、0.3A”
电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ
电流表，量程0～100mA，内阻4Ω
电流表，量程0～500mA，内阻0.4Ω
滑动变阻器，最大阻值100Ω，额定电流0.5A
滑动变阻器，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
（1）在上述器材中，滑动变阻器应选 ，电流表应选 ；
（2）根据电路图补全实物图连线。
【答案】（1）R2；A2
（2）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）因为灯泡电压需要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，所以选择电阻值比较小的滑动变阻器R2；因为灯泡的额定电流为0.3A即300mA，电流表A1的量程偏小，则选择电流表A2。
（2）由电路图可得实物图连线为
【分析】（1）由于灯泡电压从0开始测量所以滑动变阻器使用分压式接法，所以选择阻值较小的滑动变阻器；利用灯泡的额定电流可以判别电流表量程的选择；
（2）利用电路图进行实物图连线。
9．（2023高二上·内江期末）为描绘“2.5V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供有：
A．电源（电动势6.0V，内阻不计）；
B．滑动变阻器（总电阻20Ω）
C．电压表V(有3V，15V两个量程）；
D．电流表A(有0.6A，3A两个量程）；
E.待测小灯泡；
F.开关一个、导线若于，则；
（1）根据教材在虚线方框内画出实验电路图（其中，部分电路已画出）。
（2）为了较为准确地测量数据描绘出图线，电压表应选择的量程是 V，电流表应选择的量程是 A。
【答案】（1）
（2）3；0.6
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）电路图如图所示
（2）小灯泡的电压为额定电压2.5V，额定电流为0.6A，故电压表选3V，电流表选0.6A。
【分析】（1）根据测量小灯泡的伏安特性曲线的实验原理画出电路图；
（2）根据小灯泡的额定电压和额定电流得出选择的电压表和电流表。
10．（2022高二上·云南月考）“南风”实验小组在进行“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验时，选取了“3.8V 0.3A”的小灯泡。
（1）实验小组的同学选取了合适的实验器材进行实验，部分实验电路已连接，如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路补充完整。
（2）实验小组的同学正确连接电路。记录多组数据，在图乙中绘制出了该小灯泡的图像。与实验用的小灯泡相对应的伏安特性曲线是图乙中的图线 （填“a”、“b”或“c”）。
（3）当通过小灯泡的电流为200mA时，小灯泡灯丝的阻值约为 Ω。（结果保留一位小数）
（4）实验小组的同学发现用多用电表测得的小灯泡的阻值与用伏安法测得的小灯泡在额定电压下的阻值相差较大，对这一结果，下列解释合理的是___________。
A．多用电表只能粗测阻值，测出的阻值很不准确
B．伏安法测电阻时电压表的分流作用，使得两种结果相差较大
C．多用电表测的是常温下的阻值，而小灯泡在额定电压下发光时温度较高、阻值较大
【答案】（1）
（2）
（3）9.5
（4）C
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）测绘小灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器要采用分压的接法，即电源、开关和滑动变阻器下边两个接线柱串联在一起，如图所示
（2）小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，故曲线会偏向U轴，则C不符合题意；小灯泡的额定电压和额定电流是“3.8V、0.3A”，a图线在电压为2.5V时，电流为0.3A，不正确；只有b图像符合题意。
（3）由 图像可知：当电流为200mA时，电压为1.9V，根据公式 ，（4）灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡在额定电压下发光时温度较高，测得的数据误差较大，C符合题意。
【分析】（1）根据 测绘小灯泡伏安特性曲线”实验 原理以及注意事项连接实物图；
（2）根据小灯泡的阻值随温度的变化情况得出曲线的偏折情况，利用小灯泡的额定电压和电流判断正确的伏安特性曲线；
（3）根据I-U图像以及欧姆定律得出小灯泡灯丝的阻值；
（4）根据小灯泡的阻值对温度的升高而变化的情况得出实验测得数据的误差大小。
11．（2022高二上·滨州期中）某实验小组描绘小灯泡的图线来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用的实验器材如下：
A．小灯泡（额定电压，额定电流）；
B．电压表（量程，内阻约；量程，内阻约）；
C．电流表（量程，内阻约；量程，内阻约）；
D．滑动变阻器；
E．蓄电池（电动势，内阻不计）；
F．开关一个、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整；
（2）该实验小组得出小灯泡特性图线如图乙所示。由图可知，随着小灯泡两端电压增大，小灯泡的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”），小灯泡灯丝的电阻率 （填“增大”“不变”或“减小”）；
（3）若将此小灯泡直接接在电动势为、内阻为的电源两端组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W，小灯泡的电阻为 。（均保留2位有效数字）
【答案】（1）
（2）增大；增大
（3）0.77；4.2
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由图乙可知电压从零逐渐增大，滑动变阻器采用分压式接法，由于电压表内阻远大于小灯泡电阻，电流表采用外接法，实物电路图如下图所示
（2）小灯泡的I-U图上某点与原点连线的斜率的倒数表示灯泡电阻值，由图乙可知，电阻随灯泡两端电压增大而增大；
小灯泡的电阻增大，根据电阻定律 ，可知灯丝的电阻率增大；
（3）在I-U图中作出电源的I-U图，如图所示
两图像的交点坐标为小灯泡两端电压与通过小灯泡的电流，由图可知，此时小灯泡两端电压约为1.79V，通过灯泡的电流约为0.431A。此时小灯泡的实际功率为
考虑到读数误差，0.75W～0.79W均算正确；
根据欧姆定律，小灯泡的电阻为
考虑到读数误差， ～ 均算正确。
【分析】（1）绘制小灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器使用分压式接法，电流表使用外接法；
（2）利用图线坐标点与原点连线的斜率可以判别灯泡电阻的大小变化；
（3）利用闭合电路的欧姆定律图线与伏安特性曲线的交点可以求出灯泡实际工作的电压和电流，结合电功率的表达式可以求出灯泡的实际功率，利用欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
四、提升
12．（2022高三上·大连期中）某同学在实验室先后完成下面两个实验：
①测定一节干电池的电动势和内电阻；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线．
（1）用①实验测量得到数据作出U-I图线如图中a线，实验测得干电池电动势为 V，内电阻为 Ω．
（2）在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在给定的四个电路图(图甲)和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材，并将它们的编号填在横线上．应选取的电路是 ，滑动变阻器应选取 ．
E.总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F.总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G.总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
（3）将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W．
【答案】（1）1.5；0.75
（2）C；E
（3）0.72
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由U－I图线，知干电池电动势E＝1.5V，内电阻：
(2)由题意知，为减小实验误差、方便调节，滑动变阻器应选用分压式接法，又灯泡电阻较小，电流表应采用外接法，因此应选取的电路为C，由于滑动变阻器采用分压接法，故其总阻值不宜太大，应与待测灯泡的阻值相当，所以滑动变阻器应选取E．
(3)图线a、b的交点坐标(1.2，0.6)分别对应灯泡工作时的实际电流和实际电压值，所以：
【分析】（1）根据U-I图像以及表达式得出该电池的电动势以及内阻；
（2）为了减小误差以及方便操作进行选择电路，结合电路中的电阻关系选择滑动变阻器；
（3）利用功率的计算得出 小灯泡的实际功率。
13．（2021高三上·洛南月考）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至 档进行测量．（填选项前的字母）
A．直流电压10V B．直流电流5mA
C．欧姆× 100 D．欧姆× 1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关．
Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最 端；（填“左”或“右”）
Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关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；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ．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】D；左；1；5；增大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】①根据电珠的规格标称值可算出其正常工作时的电阻为12 Ω，测电阻选欧姆挡并选×1挡．
②开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，要有实验安全意识，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验．电表示数总调不到零，是由于电源总是对电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，1点和5点间没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式与分压式接法的最显著区别．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，电阻增大．
【分析】根据电珠的电阻判断选择的欧姆档；根据实验安全滑动变阻器的阻值应在最大处；根据伏安特性曲线的斜率得知电阻的大小。
14．（2017·太原模拟）某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（6V，内阻不计）B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω）
C．电流表A（0﹣0.6А，内阻未知）D．滑动变阻器R（0﹣20Ω，5A）
E．滑动变阻器R，（0﹣200Ω，1A）F．定值电阻R0（阻值1990Ω）
G．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“ ”表示）．（画在方框内）
（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用 ．（填写器材序号）
（3）将上述电子元件R1 和另一电子元件R2接入如图所示的电路甲中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示．电源的电动势E=10.0V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为 Ω，R3接入电路的阻值为 Ω（结果保留两位有效数字）．
【答案】（1）
（2）D
（3）10；20
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解：（1）描绘伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；
由题意可知，没有电压表，需要用已知内阻的电流表G与定值电阻R0串联测电压，
电压表内阻为10+1990=2000Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，作出电路图如图所示；（2）电路中滑动变阻器采用分压接法，为了实验操作方便，所以要选择总阻值较小的滑动变阻器D；（3）电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，
由图乙可知，此时电阻两端的电压为U=2.5V，I=0.25A，
根据欧姆定律得：R1=
根据串联电路的特点，可知，此时流过R3的电流为：I′=I=0.25A
两端的电压为：U′=E﹣2U=10V﹣2.5×2V=5V，R3=
故答案为：（1）如图所示；（2）D；（3）10，20．
【分析】（1）题目中给出的实验器材没有电压表，根据题目已知改装电流表，代替电压表使用。描绘小灯泡伏安特性曲线因为是曲线，所以滑动变阻器应采用分压式接法。
（2）分压式接法当中，应采用小阻值的，滑动变阻器。
（3）根据题意分析，两个电阻元件的电压和电流都相等。根据欧姆定律，求解即可。
15．（2017·山西模拟）用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．
A．电压表V1（量程6V、内阻很大）
B．电压表V2（量程3V、内阻很大）
C．电流表A（量程3A、内阻很小）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）
E．小灯泡（2A、5W）
F．电池组（电动势E、内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．
（1）请将设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整．
（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点（I1，U1）、（I2，U2），标到U﹣I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E= V、内阻r= Ω．（结果保留两位有效数字）
（3）在U﹣I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 Ω（结果保留两位有效数字）．
【答案】（1）
（2）4.5；1.0
（3）0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】解：（1）伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；调节滑动变阻器时，电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测灯泡两端电压，电路图如图所示．（2）电源的U﹣I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V，电源内阻
r= = =1.0Ω．（3）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压UL=2.5V，此时电路电流I=2.0A，
电源电动势E=Ir+UL+IR滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R滑，则R滑=0Ω．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）4.5；1.0；（3）0．
【分析】（1）在测电源电动势的实验中，伏特表测的是路端电压，安培表测的是流过电源的电流。描绘小灯泡伏安特性曲线实验当中，电压表测灯泡两端电压，电流表侧有个小灯泡的电流。根据实验原理，画出实验电路图。
（2）外电路伏安特性曲线，和中州的焦点就是电源电动势，和横州的焦点是短路时的电流。
（3）外电路伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线交点，代表电阻，接入电路时实际的电压和电流。
16．（2023高三下·安徽月考）在“探究小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要求绘制曲线完整，可供选用的器材如下：
A．小灯泡L，规格“，”；
B．电流表A1，量程，内阻约为；
C．电流表A2，量程，内阻为；
D．电压表V1，量程，内阻为；
E．电压表V2，量程，内阻约为；
F.标准电阻，阻值；
G.标准电阻，阻值；
H.滑动变阻器，阻值范围；
I.滑动变阻器，阻值范围；
J.学生电源E，电动势，内阻不计；开关S及导线若干。
（1）实验中电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填相应器材前的字母）
（2）该小组利用所选电表进行改装，用改装后的电压表和电流表的“测量值”U和I描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，请在虚线框中设计出相应实验电路图。
（3）根据图线判断，需将 只相同的小灯泡L并联后，直接与电动势为、内阻为的电源组成闭合回路，可使小灯泡的总功率最大，则总功率的最大值约为 W（保留两位小数）。
【答案】（1）C；D；H
（2）
（3）3；1.50
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）小灯泡的额定电流为0.7A，故答案为：电流表C并联小电阻R1扩展量程；小灯泡的额定电压为4.0V，故答案为：电压表D，串联R2扩展量程；滑动变阻器采用分压接法，选择最大阻值较小的，便于操作，故答案为：滑动变阻器H。
（2）采用电流表外接法，使小灯泡两端的电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，电路图如图所示
（3）设有n个小灯泡并联，每个小灯泡的电压为U，电流为I，则当小灯泡的总功率（相当于电源的输出功率）最大时，外电阻和电源内阻相等，所以 ， ，即每个小灯泡两端的电压为1.5 V。从题目所给的 图可以看出，当U=1.5 V时， ，所以小灯泡个数 ，小灯泡的总功率
【分析】（1）利用灯泡的额定电流可以选择电流表需要并联电阻扩大量程；利用额定电压的大小可以判别电压表应该串联电阻扩大量程；滑动变阻器使用分压式接法选择小阻值；
（2）电流表使用外接法，滑动变阻器使用分压式接法；
（3）当外电阻和内阻相等时，利用内外电阻相等及欧姆定律可以求出电流的大小，结合电流的大小可以求出灯泡的个数；结合电功率的表达式可以求出灯泡的总功率。
1 / 1
