电学专题实验——《描绘小灯泡的伏安特性曲线》专项提升
一、典型例题 方法赏析
1．（2024高三下·光山月考）在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）
B．直流电流表（量程，内阻约为0.1Ω）
C．直流电流表（量程，内阻约为5Ω）
D．直流电压表（量程，内阻约为15kΩ）
E．直流电压表（量程，内阻约为10kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）
G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）实验要求小灯泡两端的电压从零开始变
化并能测多组数据。
（1）实验中电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 （均用序号字母表示）。
（2）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图1所示。现把实验中使用的小灯泡接到如图2所示的电路中，其中电源电动势，内阻，定值电阻，此时灯泡的实际功率为 W．（结果保留两位有效数字）
2．（2024高二上·拱墅期中）某实验小组描绘小灯泡的伏安特性曲线来研究小灯泡的电阻箱电压的变化规律，所用的实验器材如下：
A．小灯泡（额定电压2.8V．额定电流0.5A）；
B．电压表（量程3V，内阻约3kΩ；量程15V，内阻约15kΩ）；
C．电流表（量程0.6A，内阻约1.0Ω；量程3A，内阻约0.2Ω）；
D．滑动变阻器（0~10Ω）；
E．蓄电池（电动势4V，内阻不计）；
F．开关一个、导线若干。
（1）为较准确地测量电压表应选用 V（选填“3”或“15”）量程；
（2）请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整
（3）闭合开关前滑动变阻器触头应置于最 （选填“左”或“右”）端；
（4）该实验小组得出小灯泡的伏安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．（2024高三下·淄博模拟）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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S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图像。
（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V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）太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是 %。（结果保留三位有效数字）
（4）太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号表示，将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，可得电池板消耗的功率 （保留三位有效数字）。
4．（2024高二上·望城开学考）在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了以下器材：
A．小灯泡（3.8V，0.3A）
B．滑动变阻器（5Ω，2A）
C．电流表（0~0.5A，内阻约0.4Ω）
D．电压表（0~5V，内阻约10kΩ）
E．开关及导线若干
(1)为实验测量误差尽可能小，电流表应选用 （填“内”或“外”）接法；
(2)为使小灯泡两端电压从零开始连续变化，滑动变阻器应选用 （填“限流式”或“分压式”）接法；
(3)综上所述，应选择下图中的 电路进行实验
(4)利用实验数据画出了如乙图所示的小灯泡伏安特性曲线．图中，坐标原点O到P点连线的斜率表示 ．则根据此图给出的信息可知，随着小灯泡两端电压的升高，小灯泡的电阻 （填“变大”、“变小”或“不变”）
二、夯实基础 提升能力
5．（2024高二上·东湖期末）描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用：
A．电压表量程，内阻约，
B．电压表量程，内阻约
C．电流表量程，内阻约
D．电流表量程，内阻约为
E．滑动变阻器
F．滑动变阻器
I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个
（1）电压表选择 （选填“”或“”），电流表选择 （选填“”或“”）滑动变阻器选择 （选填“”或“”）。
（2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。
（3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为 。（保留三位有效数字）
6．（2024高三上·湖北月考）某同学设计描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，已知小灯泡的额定电压为6V，新定功率为2.8W。现可用的实验器材如下：
A．直流电源E（7.5V，内阻不计）
B．电压表（3V，内阻为）
C．电压表（3V，内阻未知）
D．电流表（0.6A，内阻约为）
E．电流表（3A，内阻约为）
F．定值电阻（阻值为）
G．滑动变阻器（总阻值为）
H．开关一个，导线若干
（1）实验过程中，电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填写器材前面的字母代号）
（2）定值电阻在电路中的作用是 ；
（3）为了保证实验的精确度，请在答题卡上的虚线框内将实验电路图补充完整；
（4）他将电压表和串联到一起，实验过程中发现，当电压表的示数为2.5V时，电压表的示数为2.0V，则两个表串联到一起使用后的最大量程为 V。
7．（2024高一上·衡阳开学考）某小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻实验中，所用器材如图甲所示。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到 （选填“A”或“B”）端。闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，紧接下来应当进行的操作是 ；
（3）实验过程中，当小灯泡两端的电压调节为1.5V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过计算可以得知小灯泡的电阻为 Ω；
实验序号 1 2 3 4 5
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω
平均电阻/Ω
（4）请说明实验表格设计的不合理之处： 。
8．（2024高二下·衡阳期末）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，额定电流）；电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；固定电阻（阻值）；滑动变阻器R（阻值）；电源E（电动势，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在乙图中用笔代替导线完成电路连接 。
（2）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，该同学利用电压表与电阻串联 作用，扩大了电压表的量程。
（3）合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 点。
（4）当滑片移动到某点时，电压表的读数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V（结果保留2位有效数字）。
（5）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图丁所示。则小灯泡在和的电压下的电阻之比为 （结果保留2位有效数字）。
三、思维提升 创新应用
9．（2024高三下·柳州月考）现在学生中非常流行使用“手持USB便携小风扇”，王菲想用学过的电学知识测量一个标有“4V，2.4W”手持小风扇的伏安特性曲线，她选用实验器材组成电路。让电扇两端的电压从0逐渐增加到4V。实验室中有如下器材可选用：
A．电池组（电动势为5V，内阻约为）
B．被测小电风扇
C．电流表（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表（量程为0~3A，内阻约为0.05Ω）
E． 毫安表（量程为4mA，内阻60Ω）
F． 滑动变阻器（最大阻值为5Ω，标定电流为1A）
G．滑动变阻器（最大阻值为2000Ω，标定电流为0.3A）
H．定值电阻，
I．开关和导线若干
（1）实验中电流表应选 （填“C”或“D”），滑动变阻器应选 （填“F”或“G”）；
（2）她想得到一个量程是4V的电压表，则应将定值电阻 （填“”或“”）与毫安表 （填“串联”或“并联”）；
（3）她测出小风扇伏安特性的曲线如图所示，发现OA段是直线，其余为曲线，则小风扇电线绕组的电阻是 Ω；
10．（2024高一下·江西期末）某同学在探究小灯泡的伏安特性曲线实验中，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，开关S等，要求灯泡两端电压从0开始变化。
（1）某同学已连接如图1（a）所示的电路，下列说法正确的是 。
A．开始测量前，开关S不应该闭合
B．应该采用电流表内接法
C．开始测量时，滑动变阻器滑片P位置不当，应将其置于a端
D．连接负极与b点的导线是多余的，应该撤除
（2）通过实验获得数据，该同学描绘出了如图1（b）所示的灯泡的U-I图像，该灯泡常温下的电阻值约为 Ω（结果保留2位有效数字）。
（3）做完实验后，认识到描绘伏安特性曲线常以电流I作为纵轴，电压U作为横轴，于是他又将图像改为如图2中的曲线1所示，考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近图2中的曲线 （选填“2”或“3”）。
11．（2024高三下·沙坪坝月考）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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源、电流表、电压表V、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图像。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图 （填“”或“”）。
（2）已知电压表的量程为3V、内阻为，若要将该电压表改装成量程为4V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）。
12．（2024高二下·成都期末）某同学探究一个工作电压在之间的LED灯珠的伏安特性，可用器材有：电源（电动势为，内阻不计）；电流表A（量程为，内阻约为）；电压表V（量程为，内阻为）；滑动变阻器R（最大阻值可选或）；定值电阻（阻值可选或）；开关S及导线若干。
（1）为使实验结果尽可能准确，实验电路的原理图应选择下图中的 （填“甲”或“乙”），图中R应选最大阻值为 （填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为 （填“”或“”）的定值电阻。
（2）记录多组电压表V的示数U和电流表A的示数I，描绘出图像如图丙所示，由实验曲线可知，当电流表示数为时，小灯珠的实际功率约为 W（计算时可忽略电表内阻对电路的影响，保留2位有效数字）。
（3）若将这个小灯珠与电动势为、内阻为的电源和阻值为的定值电阻串联构成闭合回路，则小灯珠的实际功率约为 W（保留2位有效数字）。
四、直击高考 达成素养
13．（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。
14．（2021·全国甲卷）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10Ω、20Ω、30Ω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 Ω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 Ω（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 Ω。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W1= 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W2，则 = （保留至整数）。
15．（2021·河北）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（ ， ），直流电流（ ），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 Ω（保留三位有效数字）。
16．（2020·新课标Ⅱ）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）。
答案解析部分
1．【答案】（1）C；E；F
（2）0.34
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
2．【答案】3；；左；增大；增大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）小灯泡额定电压为，本着安全准确原则，电压表选用量程；
故答案为：3
（2）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，实物电路图如图所示
（3）闭合电键前需要使灯泡两端电压最低，所以滑动变阻器触头应处于最左端；
故答案为：左
（4）小灯泡的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
灯丝的电阻率增大。
故答案为：增大。
【分析】根据小灯泡的额定电压大小可以判断电压表量程，根据实验要求判读滑动变阻器的接法，根据图像的斜率判断电阻的变化情况，进一步得到电阻率的变化情况。
3．【答案】（1）a
（2）
（3）
（4）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
4．【答案】外接法；分压式；B；P状态灯丝电阻的倒数；变大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)[灯泡正常发光时的电阻
电流表内阻约为0.4Ω，电压表内阻约为10kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法．
(2)灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法．
(3)电流表采用外接法、滑动变阻器采用分压接法，则应采用图B所示实验电路．
(4)坐标原点O到P点连线的斜率表示P状态小灯泡电阻的倒数；根据此图给出的信息可知，随着小灯泡两端电压的升高，小灯泡的电阻变大．
综上第1空：外接法；第2空：分压式；第3空：B；第4空：P状态灯丝电阻的倒数；第5空：变大
【分析】（1）根据被测小灯泡（3.8V，0.3A）利用欧姆定律求解其正常发光时电阻大小，以此判断内外接法；
（2）为使小灯泡两端电压从零开始连续变化，滑动变阻器应选用分压式接法；
（3）根据电流表采用外接法、滑动变阻器采用分压接法，选择电路图；
（4）根据I-U图象和欧姆定律分析求解。
5．【答案】V1；A2；R1；；10.5
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
6．【答案】（1）B；D
（2）扩大电压表的量程
（3）
（4）5.4
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
7．【答案】（1）
（2）B；向A端移动滑片，观察灯泡是否发光
（3）7.5
（4）不应设计平均电阻栏
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应与小灯泡并联，且选择0~3V的量程，电流表与其串联，故将电压表的“3”接线柱接在小灯泡的右端，如图所示
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端，如图即B端。
闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，应该是滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，紧接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）如图乙，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，此时小灯泡的电阻为
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
【分析】（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应选择0~3V的量程，并与小灯泡并联。再据此补全电路图；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端；闭合开关后，滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）根据图乙确定电流表选择的量程及此时的电流表示数，再根据欧姆定律确定此时小灯泡的阻值；
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应与小灯泡并联，且选择0~3V的量程，电流表与其串联，故将电压表的“3”接线柱接在小灯泡的右端，如图所示
（2）[1]闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端，如图即B端。
[2]闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，应该是滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，紧接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）如图乙，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，此时小灯泡的电阻为
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
8．【答案】（1）
（2）分压
（3）B
（4）3.2
（5）2.9
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】（1）根据电路图可得实物图连接如图所示
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程；
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零，即滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的B点；
（4）电压表的读数为2.40V，此时小灯泡两端的电压为
（5）由图可知，当电压为0.5V时，流过小灯泡的电流为130mA，当电压为3.5V时，流过小灯泡的电流为310mA，则，，可得
【分析】（1）根据电路图可得实物图，滑动变阻器应解分压式。
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程。
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零。
（4）电压表的读数时一定要估读，根据扩大得量程计算小灯泡两端的电压。
（5）由小灯泡伏安特性曲线图可知电压值对应得电流，利用欧姆定律求解各对应电阻阻值。
（1）根据电路图可得实物图连接如图所示
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程；
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零，即滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的B点；
（4）电压表的读数为2.40V，此时小灯泡两端的电压为
（5）由图可知，当电压为0.5V时，流过小灯泡的电流为130mA，当电压为3.5V时，流过小灯泡的电流为310mA，则
可得
9．【答案】C；F；R3；串联；2.5
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
10．【答案】（1）A
（2）2.5
（3）3
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
11．【答案】a；10；80（78~82）；2.62（2.55~2.70）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
12．【答案】（1）甲；；
（2）
（3）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
13．【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。
14．【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）已知电路中的电动势E=6V，小灯泡的额定电压为UV=2.5V；为了避免灯泡两端的电压过大，其定值电阻两端的电压为 ，已知灯泡的额定电流为I=0.3A；
根据欧姆定律可得：，
根据R0的计算结果且考虑其他用电器的电阻，R0应选取阻值为10Ω；
（2）滑动变阻器在回路中选择分压式接法，开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端，使上面的支路分得的电压等于0；
（3）当电阻箱的阻值为0时，电压表其读数为灯泡两端的电压，由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，根据欧姆定律可得：小灯泡的电阻为
（4）为了使电压表满偏时对应灯泡两端的电压为3V，则需要把原来的电压表量程扩大为3V，由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，根据串联电路的电流特点有：
解得
（5）当小灯泡的电流不断增加时，从坐标点和原点的连线斜率变大，根据k= ，斜率变大时灯丝的电阻增大；
（6）由于改装后其电压表的量程为原来的10倍，根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据改装后的电压表量程可得小灯泡两端电压为0.46V，根据功率的表达式W=IU，则此时小灯泡电功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
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，根据功率的表达式W=IU，此时小灯泡电功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小灯泡的额定电压，结合电动势的大小可以判别定值电阻需要分担的电压，结合欧姆定律可以求出定值电阻的大小；
（2）为了保护电路其滑动变阻器的滑片应该打在a端；
（3）利用图像可以得出灯泡的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡电阻的大小；
（4）利用电压表满偏时灯泡两端的电压为3V，结合欧姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用图像坐标和原点连线的斜率变大可以判别电阻不断增大；
（6）利用图像电压和电流可以求出小灯泡电功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。
15．【答案】（1）
（2）C
（3）27.0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由于滑动变组器使用分压式接法，根据电路图所示，其电流表负接线柱要与滑动变阻器a端或b端相连，完成对应的电路图如图所示：
（2）由于通过灯泡的电流过大，所以开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断。
A．电流表本身内阻非常小，与灯泡串联时电阻可以忽略，所以电流短路几乎不影响通过小灯泡的电流，所以不会导致其灯泡电流过大，A不符合题意；
B．滑动变阻器滑片接触不良，其灯泡会处于断路，则无电流通过小灯泡，小灯泡不会发亮，B不符合题意；
C．当滑动变阻器的滑片开始时置于 端，其外电路所有电压会加在灯泡两端，导致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符合题意；
故答案为：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
【分析】（1）利用电路图完成实物图连线；
（2）灯丝被烧坏可能是滑动变阻器分压过大导致其灯泡两端的电压过高；
（3）利用伏安特性曲线可以求出P点的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
16．【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（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代入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 。
【分析】（1）结合电路图，根据电流的方向连接实物图即可；
（2）利用欧姆定律和并联电路电流规律求解电压和电流即可；
（3）结合表格中的电流值求解灯泡两端的电流和电压，利用欧姆定律求解电阻即可；
（4）灯泡与电流计并联，两支路并联，电压相等，根据灯泡的额定电压和电流计的量程列方程求解电阻的最小值即可。
1 / 1电学专题实验——《描绘小灯泡的伏安特性曲线》专项提升
一、典型例题 方法赏析
1．（2024高三下·光山月考）在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）
B．直流电流表（量程，内阻约为0.1Ω）
C．直流电流表（量程，内阻约为5Ω）
D．直流电压表（量程，内阻约为15kΩ）
E．直流电压表（量程，内阻约为10kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）
G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）实验要求小灯泡两端的电压从零开始变
化并能测多组数据。
（1）实验中电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 （均用序号字母表示）。
（2）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图1所示。现把实验中使用的小灯泡接到如图2所示的电路中，其中电源电动势，内阻，定值电阻，此时灯泡的实际功率为 W．（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）C；E；F
（2）0.34
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
2．（2024高二上·拱墅期中）某实验小组描绘小灯泡的伏安特性曲线来研究小灯泡的电阻箱电压的变化规律，所用的实验器材如下：
A．小灯泡（额定电压2.8V．额定电流0.5A）；
B．电压表（量程3V，内阻约3kΩ；量程15V，内阻约15kΩ）；
C．电流表（量程0.6A，内阻约1.0Ω；量程3A，内阻约0.2Ω）；
D．滑动变阻器（0~10Ω）；
E．蓄电池（电动势4V，内阻不计）；
F．开关一个、导线若干。
（1）为较准确地测量电压表应选用 V（选填“3”或“15”）量程；
（2）请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整
（3）闭合开关前滑动变阻器触头应置于最 （选填“左”或“右”）端；
（4）该实验小组得出小灯泡的伏安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”）；
【答案】3；；左；增大；增大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）小灯泡额定电压为，本着安全准确原则，电压表选用量程；
故答案为：3
（2）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，实物电路图如图所示
（3）闭合电键前需要使灯泡两端电压最低，所以滑动变阻器触头应处于最左端；
故答案为：左
（4）小灯泡的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
灯丝的电阻率增大。
故答案为：增大。
【分析】根据小灯泡的额定电压大小可以判断电压表量程，根据实验要求判读滑动变阻器的接法，根据图像的斜率判断电阻的变化情况，进一步得到电阻率的变化情况。
3．（2024高三下·淄博模拟）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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S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图像。
（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V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）太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是 %。（结果保留三位有效数字）
（4）太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号表示，将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，可得电池板消耗的功率 （保留三位有效数字）。
【答案】（1）a
（2）
（3）
（4）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
4．（2024高二上·望城开学考）在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了以下器材：
A．小灯泡（3.8V，0.3A）
B．滑动变阻器（5Ω，2A）
C．电流表（0~0.5A，内阻约0.4Ω）
D．电压表（0~5V，内阻约10kΩ）
E．开关及导线若干
(1)为实验测量误差尽可能小，电流表应选用 （填“内”或“外”）接法；
(2)为使小灯泡两端电压从零开始连续变化，滑动变阻器应选用 （填“限流式”或“分压式”）接法；
(3)综上所述，应选择下图中的 电路进行实验
(4)利用实验数据画出了如乙图所示的小灯泡伏安特性曲线．图中，坐标原点O到P点连线的斜率表示 ．则根据此图给出的信息可知，随着小灯泡两端电压的升高，小灯泡的电阻 （填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】外接法；分压式；B；P状态灯丝电阻的倒数；变大
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)[灯泡正常发光时的电阻
电流表内阻约为0.4Ω，电压表内阻约为10kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法．
(2)灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法．
(3)电流表采用外接法、滑动变阻器采用分压接法，则应采用图B所示实验电路．
(4)坐标原点O到P点连线的斜率表示P状态小灯泡电阻的倒数；根据此图给出的信息可知，随着小灯泡两端电压的升高，小灯泡的电阻变大．
综上第1空：外接法；第2空：分压式；第3空：B；第4空：P状态灯丝电阻的倒数；第5空：变大
【分析】（1）根据被测小灯泡（3.8V，0.3A）利用欧姆定律求解其正常发光时电阻大小，以此判断内外接法；
（2）为使小灯泡两端电压从零开始连续变化，滑动变阻器应选用分压式接法；
（3）根据电流表采用外接法、滑动变阻器采用分压接法，选择电路图；
（4）根据I-U图象和欧姆定律分析求解。
二、夯实基础 提升能力
5．（2024高二上·东湖期末）描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用：
A．电压表量程，内阻约，
B．电压表量程，内阻约
C．电流表量程，内阻约
D．电流表量程，内阻约为
E．滑动变阻器
F．滑动变阻器
I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个
（1）电压表选择 （选填“”或“”），电流表选择 （选填“”或“”）滑动变阻器选择 （选填“”或“”）。
（2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。
（3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为 。（保留三位有效数字）
【答案】V1；A2；R1；；10.5
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
6．（2024高三上·湖北月考）某同学设计描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，已知小灯泡的额定电压为6V，新定功率为2.8W。现可用的实验器材如下：
A．直流电源E（7.5V，内阻不计）
B．电压表（3V，内阻为）
C．电压表（3V，内阻未知）
D．电流表（0.6A，内阻约为）
E．电流表（3A，内阻约为）
F．定值电阻（阻值为）
G．滑动变阻器（总阻值为）
H．开关一个，导线若干
（1）实验过程中，电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填写器材前面的字母代号）
（2）定值电阻在电路中的作用是 ；
（3）为了保证实验的精确度，请在答题卡上的虚线框内将实验电路图补充完整；
（4）他将电压表和串联到一起，实验过程中发现，当电压表的示数为2.5V时，电压表的示数为2.0V，则两个表串联到一起使用后的最大量程为 V。
【答案】（1）B；D
（2）扩大电压表的量程
（3）
（4）5.4
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
7．（2024高一上·衡阳开学考）某小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻实验中，所用器材如图甲所示。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到 （选填“A”或“B”）端。闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，紧接下来应当进行的操作是 ；
（3）实验过程中，当小灯泡两端的电压调节为1.5V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过计算可以得知小灯泡的电阻为 Ω；
实验序号 1 2 3 4 5
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω
平均电阻/Ω
（4）请说明实验表格设计的不合理之处： 。
【答案】（1）
（2）B；向A端移动滑片，观察灯泡是否发光
（3）7.5
（4）不应设计平均电阻栏
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应与小灯泡并联，且选择0~3V的量程，电流表与其串联，故将电压表的“3”接线柱接在小灯泡的右端，如图所示
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端，如图即B端。
闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，应该是滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，紧接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）如图乙，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，此时小灯泡的电阻为
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
【分析】（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应选择0~3V的量程，并与小灯泡并联。再据此补全电路图；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端；闭合开关后，滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）根据图乙确定电流表选择的量程及此时的电流表示数，再根据欧姆定律确定此时小灯泡的阻值；
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
（1）测量额定电压为2.5V的小灯泡发光时电阻，电压表应与小灯泡并联，且选择0~3V的量程，电流表与其串联，故将电压表的“3”接线柱接在小灯泡的右端，如图所示
（2）[1]闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端，如图即B端。
[2]闭合开关后，发现电流表示数很小，小灯泡不发光，应该是滑动变阻器接入电阻太大，使电路中电流太小，灯的实际功率太小，所以灯不亮，紧接下来应当进行的操作是向A端移动滑片，观察灯泡是否发光。
（3）如图乙，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，此时小灯泡的电阻为
（4）由于灯丝电阻随温度的变化而变化，所以求平均值无意义，不应设计“平均电阻”栏。
8．（2024高二下·衡阳期末）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，额定电流）；电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；固定电阻（阻值）；滑动变阻器R（阻值）；电源E（电动势，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在乙图中用笔代替导线完成电路连接 。
（2）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，该同学利用电压表与电阻串联 作用，扩大了电压表的量程。
（3）合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 点。
（4）当滑片移动到某点时，电压表的读数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V（结果保留2位有效数字）。
（5）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图丁所示。则小灯泡在和的电压下的电阻之比为 （结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）
（2）分压
（3）B
（4）3.2
（5）2.9
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】（1）根据电路图可得实物图连接如图所示
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程；
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零，即滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的B点；
（4）电压表的读数为2.40V，此时小灯泡两端的电压为
（5）由图可知，当电压为0.5V时，流过小灯泡的电流为130mA，当电压为3.5V时，流过小灯泡的电流为310mA，则，，可得
【分析】（1）根据电路图可得实物图，滑动变阻器应解分压式。
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程。
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零。
（4）电压表的读数时一定要估读，根据扩大得量程计算小灯泡两端的电压。
（5）由小灯泡伏安特性曲线图可知电压值对应得电流，利用欧姆定律求解各对应电阻阻值。
（1）根据电路图可得实物图连接如图所示
（2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程；
（3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零，即滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的B点；
（4）电压表的读数为2.40V，此时小灯泡两端的电压为
（5）由图可知，当电压为0.5V时，流过小灯泡的电流为130mA，当电压为3.5V时，流过小灯泡的电流为310mA，则
可得
三、思维提升 创新应用
9．（2024高三下·柳州月考）现在学生中非常流行使用“手持USB便携小风扇”，王菲想用学过的电学知识测量一个标有“4V，2.4W”手持小风扇的伏安特性曲线，她选用实验器材组成电路。让电扇两端的电压从0逐渐增加到4V。实验室中有如下器材可选用：
A．电池组（电动势为5V，内阻约为）
B．被测小电风扇
C．电流表（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表（量程为0~3A，内阻约为0.05Ω）
E． 毫安表（量程为4mA，内阻60Ω）
F． 滑动变阻器（最大阻值为5Ω，标定电流为1A）
G．滑动变阻器（最大阻值为2000Ω，标定电流为0.3A）
H．定值电阻，
I．开关和导线若干
（1）实验中电流表应选 （填“C”或“D”），滑动变阻器应选 （填“F”或“G”）；
（2）她想得到一个量程是4V的电压表，则应将定值电阻 （填“”或“”）与毫安表 （填“串联”或“并联”）；
（3）她测出小风扇伏安特性的曲线如图所示，发现OA段是直线，其余为曲线，则小风扇电线绕组的电阻是 Ω；
【答案】C；F；R3；串联；2.5
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
10．（2024高一下·江西期末）某同学在探究小灯泡的伏安特性曲线实验中，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，开关S等，要求灯泡两端电压从0开始变化。
（1）某同学已连接如图1（a）所示的电路，下列说法正确的是 。
A．开始测量前，开关S不应该闭合
B．应该采用电流表内接法
C．开始测量时，滑动变阻器滑片P位置不当，应将其置于a端
D．连接负极与b点的导线是多余的，应该撤除
（2）通过实验获得数据，该同学描绘出了如图1（b）所示的灯泡的U-I图像，该灯泡常温下的电阻值约为 Ω（结果保留2位有效数字）。
（3）做完实验后，认识到描绘伏安特性曲线常以电流I作为纵轴，电压U作为横轴，于是他又将图像改为如图2中的曲线1所示，考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近图2中的曲线 （选填“2”或“3”）。
【答案】（1）A
（2）2.5
（3）3
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
11．（2024高三下·沙坪坝月考）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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源、电流表、电压表V、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图像。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图 （填“”或“”）。
（2）已知电压表的量程为3V、内阻为，若要将该电压表改装成量程为4V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）。
【答案】a；10；80（78~82）；2.62（2.55~2.70）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
12．（2024高二下·成都期末）某同学探究一个工作电压在之间的LED灯珠的伏安特性，可用器材有：电源（电动势为，内阻不计）；电流表A（量程为，内阻约为）；电压表V（量程为，内阻为）；滑动变阻器R（最大阻值可选或）；定值电阻（阻值可选或）；开关S及导线若干。
（1）为使实验结果尽可能准确，实验电路的原理图应选择下图中的 （填“甲”或“乙”），图中R应选最大阻值为 （填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为 （填“”或“”）的定值电阻。
（2）记录多组电压表V的示数U和电流表A的示数I，描绘出图像如图丙所示，由实验曲线可知，当电流表示数为时，小灯珠的实际功率约为 W（计算时可忽略电表内阻对电路的影响，保留2位有效数字）。
（3）若将这个小灯珠与电动势为、内阻为的电源和阻值为的定值电阻串联构成闭合回路，则小灯珠的实际功率约为 W（保留2位有效数字）。
【答案】（1）甲；；
（2）
（3）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
四、直击高考 达成素养
13．（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。
14．（2021·全国甲卷）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10Ω、20Ω、30Ω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 Ω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 Ω（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 Ω。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W1= 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W2，则 = （保留至整数）。
【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）已知电路中的电动势E=6V，小灯泡的额定电压为UV=2.5V；为了避免灯泡两端的电压过大，其定值电阻两端的电压为 ，已知灯泡的额定电流为I=0.3A；
根据欧姆定律可得：，
根据R0的计算结果且考虑其他用电器的电阻，R0应选取阻值为10Ω；
（2）滑动变阻器在回路中选择分压式接法，开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端，使上面的支路分得的电压等于0；
（3）当电阻箱的阻值为0时，电压表其读数为灯泡两端的电压，由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，根据欧姆定律可得：小灯泡的电阻为
（4）为了使电压表满偏时对应灯泡两端的电压为3V，则需要把原来的电压表量程扩大为3V，由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，根据串联电路的电流特点有：
解得
（5）当小灯泡的电流不断增加时，从坐标点和原点的连线斜率变大，根据k= ，斜率变大时灯丝的电阻增大；
（6）由于改装后其电压表的量程为原来的10倍，根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据改装后的电压表量程可得小灯泡两端电压为0.46V，根据功率的表达式W=IU，则此时小灯泡电功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
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，根据功率的表达式W=IU，此时小灯泡电功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小灯泡的额定电压，结合电动势的大小可以判别定值电阻需要分担的电压，结合欧姆定律可以求出定值电阻的大小；
（2）为了保护电路其滑动变阻器的滑片应该打在a端；
（3）利用图像可以得出灯泡的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡电阻的大小；
（4）利用电压表满偏时灯泡两端的电压为3V，结合欧姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用图像坐标和原点连线的斜率变大可以判别电阻不断增大；
（6）利用图像电压和电流可以求出小灯泡电功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。
15．（2021·河北）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（ ， ），直流电流（ ），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 Ω（保留三位有效数字）。
【答案】（1）
（2）C
（3）27.0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由于滑动变组器使用分压式接法，根据电路图所示，其电流表负接线柱要与滑动变阻器a端或b端相连，完成对应的电路图如图所示：
（2）由于通过灯泡的电流过大，所以开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断。
A．电流表本身内阻非常小，与灯泡串联时电阻可以忽略，所以电流短路几乎不影响通过小灯泡的电流，所以不会导致其灯泡电流过大，A不符合题意；
B．滑动变阻器滑片接触不良，其灯泡会处于断路，则无电流通过小灯泡，小灯泡不会发亮，B不符合题意；
C．当滑动变阻器的滑片开始时置于 端，其外电路所有电压会加在灯泡两端，导致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符合题意；
故答案为：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
【分析】（1）利用电路图完成实物图连线；
（2）灯丝被烧坏可能是滑动变阻器分压过大导致其灯泡两端的电压过高；
（3）利用伏安特性曲线可以求出P点的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
16．（2020·新课标Ⅱ）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）。
【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（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代入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 。
【分析】（1）结合电路图，根据电流的方向连接实物图即可；
（2）利用欧姆定律和并联电路电流规律求解电压和电流即可；
（3）结合表格中的电流值求解灯泡两端的电流和电压，利用欧姆定律求解电阻即可；
（4）灯泡与电流计并联，两支路并联，电压相等，根据灯泡的额定电压和电流计的量程列方程求解电阻的最小值即可。
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