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专题 76 实验六：描绘小灯泡的伏安特性曲线
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
【解析】（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 ＋IR
灯 A
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2．（2017·全国·高考真题）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3.8V，
额定电流0.32A）；电压表 （量程3V，内阻3kΩ）；电流表 （量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻
（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8V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
______（选填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率______（选填“增大”“不变”或“减
小”）。
（3）用另一电源 （电动势4V，内阻1.00Ω）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。
（结果均保留两位小数）
【答案】 增大 增大 / /
【解析】（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，需将电压表与 串联后接入电路，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，电路图如图所示
（2）[2][3] 图像中随着电流的增大，图线上点与原点连线的斜率变小，则小灯泡的电阻增大，根据
电阻定律
可知灯丝的电阻率增大。
[4]当滑动变阻器R 的阻值最大为9Ω时，电路中电流最小，小灯泡功率有最小值。根据闭合电路欧姆定律
得
可得
在小灯泡的伏安特性曲线图中，再画此时小灯泡的 图线，如图
取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：
则小灯泡的最小功率为
3．（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R
0
滑动变阻器R（阻值0-20 ）
1
电阻箱R（最大阻值9999.9 ）
2
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，R 应选取阻值为___________ 的定值电阻；
0
（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R 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和
2
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R 的阻值调整为
2
_______ 。然后调节滑动变阻器R，测得数据如下表所示：
1
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P=_______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P，则
1 2
=_______（保留至整数）。
【答案】 10 a 0.7 2700 增大 0.0074 100
【解析】（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R 应选取阻值为10 ；
0
（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0.046V，则此时小灯泡电功率
P=0.046V×0.16A≈0.0074W
1
[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
P=2.5V×0.3A=0.75W
2
故有
4．（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
【解析】（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
5．（2020·江苏·统考高考真题）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
【答案】 非线性元件 BC
【解析】(1)[1]根据题意连接电路如图
(2)[2]根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图(3)[3]根据图像可知该元件是非线性元件。
(4)[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。
6．（2020·全国·统考高考真题）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A（量程200 mA，内阻R =10.0 Ω），电流表A（量程500 mA，内阻R =1.0 Ω）、定值电阻R（阻
1 g1 2 g2 0
值R=10.0 Ω）、滑动变阻器R（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
0 1
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I、I 分别为流过电流表A 和A 的电流，利用I、I、R 和R 写出：小灯泡两端的电压
1 2 1 2 1 2 g1 0
U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。为保证小灯泡的安全，I 不能超过_______mA。
1
（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I 和I。所得实验数据在下表中给出。
1 2
14
I/mA 32 55 85 125 173
1 4
22 42
I/mA 171 299 379 470
2 9 4
根据实验数据可算得，当I=173 mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。
1
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R，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
0
值不能小于_______Ω（保留1位小数）。【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A 和R 的总电压，故根据欧姆定律有
1 0
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I 不能超过180mA；
1
（3）根据表中数据可知当I=173mA时，I=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为
1 2
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A 不能超过其量程
1
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 。
7．（2020·浙江·高考真题）（1）小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后，所选
欧姆挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示，则此电阻器的阻值为_____Ω
（2）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：
①如图丙所示，已经连接了一部分电路，请在答题纸上对应位置将电路连接完整_____。②合上开关后，测出9组Ⅰ、U值，在 坐标系中描出各对应点，如图丁所示。请在答题纸对应位置的
图中画出此小灯泡的伏安特性曲线_____。
③与图丁中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接近______。
A．16.7Ω B．12.4Ω C．6.2Ω
【答案】 1750（1700～1800） C
【解析】（1）[1]阻值为欧姆表盘读数乘以倍率：
（2）①[2]根据图丁可知电压表选择0到3V量程即可，数据从0开始测量，滑动变阻器采用分压接法：
②[3]用平滑曲线画出伏安特性曲线：③[4]根据图像结合欧姆定律：
所以C选项的电阻较为接近。
8．（2019·浙江·高考真题）小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率的电路．
（1）在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是的____导线没有连
接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”）；
（2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图所示，
则电流为____A，此时小灯泡的功率为____W
（3）做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下
列数据，你认为最有可能的是____
A．0.08A B．0.12A C．0.20A
【答案】 1点至4点 0.30 0.75 C
【解析】（1）在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是1点至4
点的导线没有连接好，滑动变阻器相当于接成了限流电路；
（2）由表盘刻度可知，电流表读数为0.30A；则灯泡的额定功率：P=IU=0.30×2.5W=0.75W；（3）若灯泡电阻不变，则由 ，解得I=0.12A，考虑到灯泡电阻温度越低时阻值越小，
1
则通过灯泡的电流要大于0.12A，则选项C正确；故选C.
9．（2017·浙江·高考真题）做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接．小
王的连接如图甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误
连线是________(填“①”或“②”)；图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是
________(填“③”“④”或“⑤”)．小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到
________处(填“A”或“B”)．闭合开关S，此时电压表读数为______V,缓慢移动滑片C至某一位置时，电
流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A．
【答案】 ① ④ A 0 0.32
【解析】本实验的等效电路图如下：
应该采用分压式、外接法，所以①、④两根导线有问题．
实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拨到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0
V．
电流表的量程应为0.6A，图乙中电流表的读数为0.32 A(不需要估读)．
10．（2016·天津·高考真题）某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测
量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关、导线外，还有：
电压表V(量程0~3 V，内阻等于3 kΩ)
1
电压表V(量程0~15 V，内阻等于15 kΩ)
2
电流表A(量程0~200 mA，内阻等于10 Ω)
1
电流表A(量程0~3 A，内阻等于0.1 Ω)
2滑动变阻器R(0~10 Ω，额定电流2 A)
1
滑动变阻器R(0~1 kΩ，额定电流0.5 A)
2
定值电阻R(阻值等于1 Ω)
3
定值电阻R(阻值等于10 Ω)
4
定值电阻R(阻值等于1 kΩ)
5
电源E(E=6 V，内阻不计)
（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁__________．
（2）该同学描绘出的I–U图象应是下图中的___________．
【答案】 B
【解析】①用电压表V 和R 串联，可改装成量程为 的电压表；用电流表A 与R 并
1 5 1 4
联可改装为量程为 的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法；为使
曲线完整，滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的R ，电路如图：
1②小灯泡灯丝的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I–U图线应该是B．
【点睛】此题考查了探究小灯泡的伏安特性曲线的实验；此题的难点在于题中所给的电表量程都不适合，
所以不管是电流表还是电压表都需要改装，所以要知道电表的改装方法；改装成电压表要串联分压电阻；
改装成电流表要并联分流电阻；其他部分基本和课本实验一样．
11．（2015·福建·高考真题）某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，
现已完成部分导线的连接．
(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画
线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接__________：
(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为___________A；
(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将___________只相同的小电珠并联后，直
接与电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为
___________W（保留小数点后两位）.
【答案】
0.44 4 2.22~2.28
【解析】（1）滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，则滑动变阻器
采用分压接法，实物图如图所示；（2）由图知电流表量程为0.6A，所以读数为0.44A；
（3）电源内阻为1欧，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电
压等于1.5V，由图知当小电珠电压等于1.5V时电流约为0.38A，此时电阻约为 ，并联后的
总电阻为1欧，所以需要4个小电珠，小电珠消耗的总功率约为 （2.22-2.28W均
可）．
12．（2015·山东·高考真题）如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I，R为定值电阻，电流
0
表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器R 消耗的电功率．改变R 的阻值，记
L L
录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U﹣I关系图线．
回答下列问题：
（1）滑动触头向下移动时，电压表示数_____（填增大或减小）．
（2）I=_____A．
0
（3）R 消耗的最大功率为_____W（保留一位有效数字）．
L
【答案】 减小 1.0 5
【解析】（1）滑动头向下移动时，R 阻值减小，则总电阻减小，电压变小，则电压表读数变小；
L
（2）由电路图可知： ，即：U=I R-IR，由U-I图线可知，IR=20； ，则
0 0
I=1.0A；
0
（3）R 消耗的功率为P=IU=20I-20I2，则当I=0.5时，功率的最大值为
L
13．（2015·浙江·高考真题）图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。（1）根据图甲画出实验电路图______ 。
（2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①②③④所示，电流表量程为0.6A，
电压表量程为3V。所示读数为：①__________②__________③__________④__________。两组数据得到的
电阻分别为__________和__________。
【答案】 0.10 A 0.24 A 2.00V 0.27V
【解析】（1）[1]从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接
法，故电路图如图所示
（2）[2][3]电流表的量程为0.6A，所以每小格表示的分度值为0.02A，故①的读数为0.10A，②的读数为
0.24A。
[4][5]电压表的量程为3V，则每一小格表示0.1V，所以③的示数为2.00V，④的示数为0.27V。
[6]通过灯泡的电流小，则灯泡两端的电压小，故①④为同一组数据，故得到的电阻为
[7]②③为另外一组数据，故得到的电阻为
