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实验17 描绘伏安特性曲线
目 录
01 新高考命题热点
02 核心考点综述
1）实验器材
①电源
②电表
③滑动变阻器
④小灯泡
2）操作流程规范
①电路连接步骤
②数据采集规范
③温度控制策略
3）常见故障诊断
4）安全操作要点
①电压限制
②散热措施
③电源管理
03 典型真题精练
04 创新实验新考法
1）多变量控制实验
2）描绘太阳能电池板的伏安特性曲线
1
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3）描绘未知元件的伏安特性
4）描绘LED 灯的伏安特性
5）描绘压敏电阻的伏安特性
05 分层强化训练
2
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1.非线性元件的综合分析
结合半导体器件（如二极管、热敏电阻）考查非线性伏安特性曲线的绘制与应用
要求学生通过图像分析元件的工作状态（如额定电压、实际功率）
2.数字化实验技术融合
利用电流传感器和电压传感器实时采集数据，通过计算机绘制动态曲线
考查数据拟合能力（如指数函数拟合灯丝电阻与温度的关系）
3.实验方案设计与评价
设计多组实验方案对比（如不同电源类型、不同限流方式）
分析实验方案的优缺点（如分压接法与限流接法的适用场景）
一、实验器材
1. 电源
（1）类型选择：优先选用 0-6V 连续可调直流电源（如蓄电池组或稳压电源），避免使用干电池
（电压不稳定）。
（2）电动势匹配：电源电动势应略高于小灯泡额定电压（如 3.8V 灯泡可选 6V 电源），确保能覆
盖完整电压范围。
（3）内阻要求：电源内阻应尽可能小（<1Ω），减少分压误差。
2. 电表
（1）电流表：
量程选择：0-0.6A（满足大部分小灯泡电流需求，如额定电流 0.5A 的灯泡）
内阻影响：外接法时需考虑电流表内阻（约 0.1Ω），若使用 0.6A 量程，电流表分压约 0.05V（当电
流 0.5A 时）
（2）电压表：
量程选择：0-3V（若灯泡额定电压超过 3V，需换用 0-15V 量程或采用双量程电表）
3
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内阻要求：电压表内阻应远大于灯泡电阻（如 3kΩ 电压表对 10Ω 灯泡的分流约 0.33%）
3. 滑动变阻器
（1）阻值选择：选择最大阻值较小的变阻器（如 0-20Ω），原因：
分压接法中，滑动变阻器阻值越小，调节灵敏度越高
避免因滑动变阻器阻值过大导致电流过小（如 0-1kΩ 变阻器会使电流调节范围受限）
（2）额定电流：变阻器额定电流应大于电路最大电流（如 0.6A）
4. 小灯泡
（1）规格选择：常用额定电压为 2.5V 或 3.8V 的小灯泡，功率约为 0.5-1W
（2）灯丝材料：钨丝灯泡（非线性特性显著）
二、操作流程规范
1. 电路连接步骤
（1）接线顺序：按照电路图从电源正极出发，依次连接开关、滑动变阻器、电流表、小灯泡，最后
回到电源负极
（2）分压接法细节：
滑动变阻器的滑片初始位置应置于分压最小端（即与电源负极相连的端点）
电压表并联在小灯泡两端，红表笔接高电位端
（3）防短路措施：
连接电路时开关应断开
滑动变阻器滑片初始位置确保电路总电阻最大
2. 数据采集规范
（1）电压调节：
缓慢移动滑片，每次调节幅度不超过 0.5V
当电压接近额定值时，加密测量点（如 2.5V 灯泡在 2.0-3.0V 间每 0.2V 记录一次）
（2）读数要求：
电流表、电压表读数需估读到最小分度值的 1/10
记录数据时需同时标注单位（如 U/V, I/A）
（3）异常处理：
若灯泡突然熄灭，立即断开电源，检查灯丝是否熔断
若电流表指针超过量程，立即断开电源，检查电路是否短路
3.温度控制策略
（1）测量速度：每组数据采集时间不超过 10 秒，减少焦耳热累积
（2）冷却间隔：若连续测量导致灯泡明显发热，需等待 2 分钟后再继续测量
4
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（3）温度补偿：可在电路中串联一个热敏电阻（负温度系数），补偿灯丝电阻变化
三、常见故障诊断
故障现象
可能原因
解决方法
闭合开关后灯泡不亮
1. 灯丝熔断
2. 滑动变阻器滑片位置错误
3. 电表量程选择不当
1. 更换灯泡
2. 检查滑片是否置于分压最小端
3. 调整电表量程
电流表指针反向偏转
电流表正负接线柱接反
交换接线柱连接
电压调节时电流突变
滑动变阻器接触不良
重新连接变阻器接线，清洁滑片触
点
电压无法调至 0V
分压电路连接错误（如未将滑片与灯泡
并联）
检查分压电路接线是否正确
四、安全操作要点
1.电压限制：实验电压不得超过小灯泡额定电压的 1.2 倍
2.散热措施：测量过程中保持实验室通风，避免灯泡过热
3.电源管理：长时间不测量时应断开电源，防止电池过度放电
【例1】（2022·全国乙卷·高考真题）一同学探究阻值约为
的待测电阻
在
范围内的伏安特
性。可用器材有：电压表V（量程为
，内阻很大），电流表A（量程为
，内阻为
），电源E
（电动势约为
，内阻不计），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，导线若干。
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（1）要求通过
的电流可在
范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出
实验电路的原理图 ；
（2）实验时，图（a）中的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；
（3）测量多组数据可得
的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图
（c）所示，则此时
两端的电压为 V，流过
的电流为
，此组数据得到的
的阻值为
（保留3 位有效数字）。
【例2】（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
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（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）。
【例3】（2021·全国甲卷·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，R0应选取阻值为
的定值电阻；
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（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
（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
。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P1=
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P2，则
= （保
留至整数）。
【例4】（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
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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
14
4
173
I2/mA
171
22
9
299
379
42
4
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）。
【变式1】多变量控制实验
1．（2024·广西·一模）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
伏安特性图线，有下列器材供选用：
A．电压表
，内阻
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电压表
，内阻
C．滑动变阻器
滑动变阻器
E.电流表
，内阻
蓄电池电动势
，内阻不计
(1)实验中电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（用序号字母表示。
(2)请按实验要求设计合理电路，在方框内画出电路图
(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如实图所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为
。
(4)若将此灯泡与电动势
、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为
的电
阻。
【变式2】 描绘太阳能电池板的伏安特性曲线
2．（2024·山东临沂·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
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”）。
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(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）。
【变式3】描绘未知元件的伏安特性
3．（2024·河南·模拟预测）小明同学准备测量一未知元件伏安特性，现有的器材缺少一个电流表，只有一
个量程为10mA 的毫安表，但是内阻未知，无法进行改装，于是小明用仅有的实验器材设计了测量毫安表
的内阻的电路，如图所示，实验步骤如下：
I.小明按照如图甲所示连接电路；
II.闭合开关S，调节滑动变阻器R1、电阻箱R 使电压表、毫安表指针偏转角较大，电压表示数记为U0；
III.反复调节R1与R 使电压表示数始终为U0，记录多组毫安表示数I 与电阻箱R 的值；
IV.做出
-R 图像，如图乙所示；回答下列问题：
(1)闭合开关S 之前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“左端”或“右端”）；
(2)根据
-R 图像可知U0= V，毫安表内阻RA= Ω；
(3)小明需要将该毫安表改装成3A 的电流表，需要 （填“串联”或“并联”） Ω
的定值电阻（保留三位有效数字）。
【变式4】描绘LED 灯的伏安特性
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4．（2024·福建三明·模拟预测）LED 灯具有亮度高，使用寿命长、节能等优点。一实验小组探究某LED
灯的伏安特性，其电路设计如图甲所示（虚线框内待确定），提供的器材有：
A．LED 灯（额定电压为3.0V，额定功率为0.6W）
B．电池组（电动势约为4.5V，内阻约为1Ω）
C．电压表V（量程为3V，内阻约为1kΩ）
D．电流表A（量程为50mA，内阻
）
E.定值电阻
（阻值
）
E.定值电阻
（阻值
）
G.滑动变阻器
（最大阻值为10Ω，额定电流为2A）
H.滑动变阻器
（最大阻值为1kΩ，额定电流为20mA）
G.开关和导线若干。
(1)为了便于调节且能够在0~3V 的范围内对LED 灯的电压进行测量，滑动变阻器选 （选填“
”或
“
”）；
(2)因提供的电流表量程太小需扩大量程，则应选用定值电阻 （选填“
”或“
”）进行改装；
(3)各元件均无故障，但闭合开关后，无论如何调节滑动变动器，两电流表的示数总是调不到零，其可能的
原因是 （选填“a、b”或“c、d”）之间断路；
(4)将改装后的电流表分别接入图甲中位置P 和Q，并测出两个位置时的多组数据，描绘出4I—U 图像如图
乙所示，则曲线 （选填“1”或“2”）对应的是接在位置P 描绘的图像；若实验中考虑电表内阻的影
响，为消除系统误差，改装后的电流表应接在位置 （选填“P”或“Q”），并经修正后重新绘制图像；
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(5)某同学描绘出4I—U 图像为图乙中的曲线1，并将此LED 灯接在一个电动势
，内阻
电
源上，如图丙所示，则LED 灯的实际功率约为 W（结果保留2 位有效数字）。
【变式5】描绘压敏电阻的伏安特性
5．（2023·安徽合肥·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
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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）
1．（2024·重庆九龙坡·一模）某同学研究小灯泡的伏安特性，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，所
使用的器材有：
小灯泡L（额定电压
，额定电流
）；
电压表V（量程
，内阻
）；
电流表A（量程0~400mA，内阻约1Ω）；
定值电阻R1（阻值1000Ω）；
滑动变阻器R（阻值
）；
电源
（电动势5V，内阻不计）；
开关S；导线若干。
(1)实验中，电压表的量程偏小，需要将电压表与定值电阻R1串联，改装后的电压表的量程为 V。
(2)画出实验电路原理图。
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(3)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示。由实验曲线可知，当小灯泡两端的电压为1.4V 时，小灯
泡的电阻为 Ω（结果保留1 位小数），随着小灯泡两端电压的增加小灯泡的电阻 （“增大”、
“减小”或“不变”）。
(4)用另一个电动势为6V，内阻为4Ω 的电源E0和两个该小灯泡L、滑动变阻器R 连成图乙所示的电路，调
节滑动变阻器的阻值，使滑动变阻器的功率为一个灯泡功率的2 倍，根据测得的伏安特性曲线计算此时每
个灯泡消耗的功率为
（结果保留
位小数）。
2．（2024·江西抚州·一模）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。
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(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）。
3．（2024·安徽·模拟预测）某同学想要研究某元件
的特性，描绘出
图线，实验室中的器材有：
待测元件
（额定电压6V，额定电流0.5A）；
电压表V（量程3V，内阻为
）；
电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）；
定值电阻
（阻值5000Ω）；
滑动变阻器
（阻值
）；
滑动变阻器
（阻值0～1000.0Ω）；
电源
（电动势6V，内阻不计）；
开关S；导线若干，
(1)实验要求能描绘出元件
两端电压在0~6V 范围内的
图线，滑动变阻器应选用 （选填
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“
”或“
”），实验中应将电压表V 与定值电阻
（选填“串联”或“并联”）改装为
量程为 V 的电压表，为了减小实验误差，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法。
(2)该同学利用实验测得的数据绘制的
的
图线如图甲所示。根据
图线可知，该元件的阻值随电
压的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
(3)现将两个与
同型号的元件并联，再与一个阻值为4.5Ω 的定值电阻串联后，接在一电动势为5V、内阻
0.5Ω 的电源两端，如图乙所示，则两个元件
消耗的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。
4．（2024·辽宁·二模）有一标称为“2.5V，0.5W”的小灯泡，现要测量其伏安特性。实验室有如下器材供
选用：
A．直流电源E（3V）；
B．电压表（0~3V，内阻约1200Ω）；
C．电流表（0~0.3A，内阻约0.3Ω）；
D．电流表（0~0.6A，内阻约0.15Ω）；
E．滑动变阻器（最大阻值为5Ω）；
F．滑动变阻器（最大阻值为50Ω）；
G．开关S，导线若干。
回答下列问题：
(1)若某同学设计了如图1 所示的电路，则实验中电流表应选 （选填器材前的字母），滑动变阻器应
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选 （选填器材前的字母），闭合开关S 前应将滑片移至最 端（选填“左”或“右”）。
(2)在某次测量中得到电流表读数为0.188A，电压表的示数如图2 所示，此时小灯泡两端的电压为
V，此组数据得到小灯泡的电阻为 Ω。（保留3 位有效数字）
(3)实验测得小灯泡的伏安特性曲线如图3 所示，从图中可知，小灯泡两端的电压越高，则电阻 （选
填“越大”或“越小”），这是因为 。
(4)若已知加在灯泡上的电压U 与通过灯丝的电流I 之间的关系为
，其中k、n 是与灯泡有关的常数。
简述通过上述实验确定k、n 的方法。
5．（2024·四川广安·二模）为研究小灯泡的伏安特性，实验室提供了下列器材：
A．电源E（电动势4.5V，内阻很小）；
B．小灯泡L（额定电压4V，额定电流0.7A）；
C．电压表V（量程6V，内阻约6kΩ）；
D．电流表A（量程0.6A，内阻0.25Ω）；
E.定值电阻
（阻值1Ω）；
F.滑动变阻器R（最大阻值5Ω）；
G.开关一个；
H.导线若干。
(1)甲设计的电路如图（a）。某次测量中，V 表和A 表的指针稳定在图（b）所示位置，则V 表的示数为
V（不需估读），测得此时灯泡的功率约为 W（保留2 位有效数字）。
(2)乙设计的电路如图（c）。两种设计比较， （选填“甲”或“乙”）的测量精度更高。
(3)该小灯泡的伏安特性曲线最有可能是（ ）
A．
B．
18
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C．
D．
6．（2023·湖北武汉·模拟预测）五一期间，武汉市在长江两岸进行了“2023 建设英雄城劳模风采主题灯光
秀”，两江沿岸7 座桥体、2 座山体、近千栋建设以光影为载体，致敬城市追梦的奋斗者与建设者。小武
同学观看后对其中的发光单元产生了兴趣，他查找相关资料，发现一个发光单元是由三个相同的发光二极
管和一个定值电阻
串联而成（如图甲中虚线框内的结构），供电电压为12V，通过查找相关资料可知，
每个发光二极管的工作电压应在3~4V 之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安
特性并测量
的值，小武同学设计了图甲的电路进行实验。图中电源电压恒为12V，电压表的量程为
0~2V、内阻为
，电流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空：
（1）为完成实验并准确测量，定值电阻
应该选择( )
A．
B．
C．
D．
（2）正确选择
后接通电源，将R 的滑动触头从M 端向N 端滑动，记录多组电压表的示数U 和电流表的
示数I，并在图乙中绘出了
图线。当R 的滑动触头移动到最右端N 时，电压表的示数为1.75V，电流
表的示数为25.0mA，不考虑电表内阻的影响，则
的阻值为
；
（3）如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D 在通过某一电流时的实际功率 （选填“大于、
“小于”或“等于）由图乙得到的测量值；
（4）若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为
的电源两端，在发光单元中，一个发光二极
管的功率约为 mW。（计算结果保留2 位有效数字）
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7．（2023·安徽合肥·模拟预测）小梁同学想要研究某型号灯泡的伏安特性，所使用的器材有∶
灯泡L（额定电压6V，额定电流0.5A）；
电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）；
电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）
电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）；
固定电阻R0（阻值3000Ω）；
滑动变阻器R1（阻值0~10.0Ω）；
滑动变阻器R2（阻值0~1000.0Ω）；
电源E（电动势6V，内阻不计）；
开关S；导线若干。
（1）实验要求能够描绘完整的灯泡的伏安特性曲线，实验中所用电压表应选用 （选填“V1”
或“V2”），滑动变阻器R 应选用 （选填“R1”或“R2”）并补全实验电路原理图甲 。
（2）小梁同学通过实验测得该灯泡U-I 线如图乙。根据U-I 线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻率
（选填“增大”或“减小”）。
（3）现将两个这样的灯泡并联后再与一个4Ω 的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω 的电源两
端，如图丙所示，则两个灯泡的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。
8．（2022·广西柳州·模拟预测）发光二极管具有耗能少、体积小、亮度高等优点，现已逐步取代传统光源。
某同学研究某发光二极管的伏安特性。经正确实验操作后，绘制的U—I 图像如图乙所示，下列为实验备
选器材：
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A．电压表V1（量程0—3V，内阻约20kΩ）
B．电压表V2（量程0—15V，内阻约100kΩ）
C．电流表A1（量程0—50mA，内阻约40Ω）
D．电流表A2（量程0—6A，内阻约2Ω）
E．滑动变阻器R1（0—10Ω，额定电流2A）
F．滑动变阻器R2（0—1000Ω，额定电流0.1A）
G．电源E（电动势6V，内阻不计）
H．开关S，导线若干
（1）实验时，电压表应选用 ，电流表选用 ，滑动电阻器选用 （填选
项字母）；
（2）图甲为实验时的部分电路实物图，请用连线代替导线将电路补充完整；
（3）已知该发光二极管的最佳工作电流为15mA。现将它与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，根据
乙图，还需串联一个阻值R = Ω 的电阻才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）。
9．（2022·新疆克拉玛依·三模）实验室提供器材如下：
电池组（电动势E =3V，内阻r=1Ω）； 电流表A1（量程0—500mA，内阻0.5Ω）；
电流表A2（量程0—3mA，内阻未知）； 电阻箱R（阻值0—9999.9Ω）；
滑动变阻器R`（阻值0—10Ω）； 开关一只，导线若干。
为研究一只额定电压为2.5V、额定电流为0.4A 的小灯泡的伏安特性，某同学利用上述器材进行了以下实
验：
(1)设计图（a）所示电路测定电流表A2的内阻。具体操作为：闭合开关S，由大到小改变电阻箱的接入电
阻R，当
时，电流表A2的指针位置如图（b）所示。则内阻
Ω。
(2)将A2表改装为量程
的电压表。具体操作为将电阻箱与A2表串联，调节电阻箱使串入电阻值为
Ω。
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(3)设计图（c）所示电路研究小灯泡的伏安特性，具体操作为：利用测得的多组数据，在图（d）所示小灯
泡的
坐标图中确定出多个数据点的位置。（图中横轴
为
表的示数值，可直接反映通过小灯泡的
电流，纵轴
为
表的示数值，可间接反映小灯泡两端的电压）。
①请在图（d）中作出小灯泡的I2—I1图线。
②由图可知，当通过小灯泡的电流为
时，小灯泡的实际功率为 ；（取2 位有效数字）
③若将小灯泡直接接在一个电动势
、内阻
的旧电池组两端，小灯泡的实际功率为
W。（取2 位有效数字）
10．（2023·江西赣州·一模）小华通过实验探究一发光二极管正向导电时的伏安特性。实验器材如下：
A．发光二极管（用符号
表示）
B．直流电源（电动势为5.0V，内阻忽略不计）
C．电压表V（量程为0~3V 和0~15V）
D．滑动变阻器R1（0~5000Ω）
E．滑动变阻器R2（0~30Ω）
F．电流表A（量程为0~200mA，内阻约为0.3Ω）
G．开关及导线若干
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（1）用欧姆表倍率“×100”档测量电压表3V 量程的内阻时，欧姆表示数如图1 所示，则阻值为
Ω。
（2）实验中所用的滑动变阻器应选 （填写器材前面的序号）。
（3）请利用所选器材设计实验电路，并将电路图画在答题卡对应的方框内 。
（4）按正确的电路图连接电路，操作无误，得到二极管的伏安特性曲线（见图2）。由伏安特性曲线可知，
电压从3.6V 增大到4.4V 的过程中二极管的电阻 （选填“逐渐减小”、“几乎不变”或“逐渐
增大”）。
（5）如果将该二极管与阻值为35Ω 的定值电阻串联起来，接到电动势为5.0V、内阻不计的电源两端，二
极管正向导通消耗的功率约为 W（结果保留3 位有效数字）。
11．（2023·山东日照·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 。
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（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）
12．（2023·江苏南京·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。
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
（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
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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）。
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