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考点42 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线
1. 3 年真题考点分布
题型
实验题
高考考点
1. 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理；
2. 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理；
3. 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进；
新高考
2023
全国甲卷22 题
2022
无
2021
河北卷11 题
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近3 年新高考卷对于运动的描述考查共计1 次，主要考查：
1. 描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验目的、器材和原理；
2. 描述小灯泡伏安特性曲线的实验步骤和数据处理；
3. 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验创新与改进；
【备考策略】掌握好《考点40 电学实验基础》所涉及的到的知识，掌握测量小灯泡电功率或伏安特性曲
线的实验原理、步骤和实验的数据处理以及误差分析。
【命题预测】本实验在以往的高考中出现的频率较大，但在近3 年出现的概率偏低，2024 年考生在复习的
时候，本实验掌握基本的原理，电流表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法的选择以
及求解实际功率问题即可。
1
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考法
1 基本实验要求
1．实验原理
(1)测多组小电珠的U、I 的值，并绘出I－U 图象；
(2)由图线的斜率反映电流与电压和 的关系．
2．实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、 、学生电源、开
关、导线若干、坐标纸、铅笔．
3．实验步骤
(1)画出电路图(如图甲所示)．
(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路．
(3)测量与记录
移动滑动变阻器触头位置，测出12 组左右不同的电压值U 和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格
中．
(4)数据处理
①在坐标纸上以U 为横轴，I 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 的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线．
4．实验器材选取
(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．
(2)具体要求
①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．
③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．
⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻
值的滑动变阻器．
【典例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
2
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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
。
1．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）某同学欲通过实验来研究小灯泡电流随着电压变化的规
律，通过观察发现小灯泡上标有“3V，0.6W”的字样，实验室为其提供了如下器材：
A．电压表（0~3V，内阻约为10kΩ）
B．电压表（0~10V，内阻约为20kΩ）
C．电流表（0~0.3A，r₁≈1Ω）
D．电流表（0~0.6A，r₂≈0.4Ω）
E．滑动变阻器（5Ω，1A）
F．滑动变阻器（500Ω，0.2A）
（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）图甲为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接 。
（用笔画线表示对应的导线）
（3）实验过程中获得的数据如下表所示：请在图乙所示的坐标系中做出小灯泡的伏安特性曲线 。
U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.205
0.215
3
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考法
2 数据处理及规律方法
1．注意事项
（1）电路的连接方式：
①电流表应采用 接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A 的电流表串联时，电
流表的分压影响很大．
②滑动变阻器应采用 接法：目的是使小电珠两端的电压能从 开始连续变化．
(2)闭合开关S 前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0 的一端，使开关闭合时小电珠的电压能
从0 开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．
(3)I－U 图线在U0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V 左右绘点要密，以防出现较大误差．
4．误差分析
(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的
电流值 真实值．
(2)测量时读数带来误差．
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差．
【典例2】（2023·安徽·校联考模拟预测）某实验小组用伏安法描绘某个小灯泡的
特性曲线，该小灯
泡上标有“
”的字样。有下列实验器材供选用：
A．电源E：电动势为
，内阻不计；
B．双量程电压表V：量程
为
、内阻约为
，量程
为
、内阻约为
；
C．双量程电流表
：量程
为
、内阻约为
，量程
为
、内阻约为
；
D．滑动变阻器
：最大阻值为
，额定电流为
；
E．滑动变阻器
：最大阻值为
，额定电流为
；
F．开关S，导线若干。
（1）实验中电压表应选用量程 （选填“
”或“
”），电流表应选用量程 （选
填“
”或“
”），滑动变阻器应选用 （选填“
”或“
”）。
（2）请用笔画线代替导线将图甲实物图连接成完整的实验电路 。
4
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（3）在实验中，其中一组数据如图乙，电流表示数为 A，电压表示数为 V。
（4）该实验小组通过实验描绘了小灯泡的
特性曲线如图丙所示。当小灯泡上的电压为
时，小灯
泡的电阻是
（结果保留两位有效数字）。
1.（2023·广东汕头·汕头金山中学南区学校校考三模）某同学采用图甲所示的电路探究规格为“6 V 3 W”的
小电珠伏安特性曲线。图中R 为滑动变阻器，L 为待测小电珠，V 为电压表，A 为电流表，E 为电源，S 为
开关。
（1）在小电珠接入电路前，使用多用电表粗测小电珠的电阻，则应将选择开关旋至 ．档进行测
量。（填选项前的字母）
A．欧姆
B．欧姆
C．欧姆
（2）开关S 闭合前，滑动变阻器的滑片P 应置于最 端；（填“左”或“右”）
（3）实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S 后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示
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数总是调不到零，其原因是 点至 点的导线没有连接好；（请填写图甲中的数字，如“2 点至3
点”的导线）
（4）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”）
2．（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测）某同学利用如图甲所示的电路探究规格为
“3V 1.8W”的小灯泡的伏安特性，根据实验情况，回答下列问题：
（1）在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至哪个挡进行测量
（填选项前字母）；
A．直流电压3V
B．直流电流0.6A
C．电阻“
”
D．电阻“
”
（2）图甲中R 为滑动变阻器（阻值范围
，额定电流1.0A），L 为待测小灯泡，V 为电压表（量程
3V，内阻10k），A 为电流表（量程0.6A，内阻
），E 为电源（两极间电压6V），S 为开关．
①在实验过程中，开关S 闭合前，滑动变阻器的滑片P 应置于 （填“最左”或“最右”）端；
②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关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，其原因可能是 导线没有连接好（图甲中的小圆点表示接线点，并用数字标记，
请用图甲中的数字说明存在断路的导线，如“2 点至3 点的导线”）；
③排除故障后进行实验，该同学描绘出的小灯泡的I-U 特性曲线如图乙所示，则可以看出小灯泡的阻值随
着两端电压的增大而 ，电压为
时，小灯泡的电阻为
，功率为 W．
考法
3 实验创新与改进
1. 描绘其他原件的伏安特性曲线；
2. 利用导体的伏安特性曲线和电源的U—I 图线计算电功率；
3. 以实验原理级实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系；
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【典例3】（2023·安徽合肥·合肥市第七中学校联考模拟预测）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
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）
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1. （2023·湖南长沙·校联考二模）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I-U 特性。所用的器材包括：太阳
能电池板，电源
、电流表
、电压表
、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I-U 图象。
（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）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
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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），若考虑测伏安曲线过程电压表分流，该功率测量值 （填“大于”、“等于”或“小
于”）真实值。
【基础过关】
1．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）某实验小组描绘规格为“
”的小灯泡的
特性曲线。实验室提供下列器材：
A．电流表
（量程为
，内阻约
）
B．电流表
（量程为
，内阻约
）
C．电压表
（量程为
，内阻约
）
D．电压表
（量程为
，内阻约
）
E．滑动变阻器
（
），额定电流
）
F．滑动变阻器
（
），额定电流
）
G．直流电源（电动势
，内阻忽略不计）
H．开关一个、导线若干
（1）实验中所用的电压表应选C，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （只需填器材前
面的字母代号）。
（2）若采用如图甲所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的 点相
连（选填“
”或“
”）。
（3）开关闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片
应该置于 端（选填“ ”或“
”）。
（4）正确操作实验，测量出多组数据，以灯泡两端的电压
为横轴，电流表的示数
为纵轴，描点作出灯
泡的伏安特性曲线如图乙所示。则随温度的增加，灯丝电阻 （选填“增大”“减小”或“不
变”）。
2．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随
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电压变化的规律，该灯泡在25℃时的电阻约为2.5Ω，所加电压为2V 时的电阻约为4.0Ω。图甲中其它部分
器材的参数如下：
电源（电动势为4V，内阻不计）；
电压表（量程为3V 时内阻约为
，量程为15V 时内阻约为
）；
电流表（量程为0.6A 时内阻约为
，量程为3A 时内阻约为
）。
（1）将图甲所示的实验电路补充完整，要求灯泡两端的电压自零开始调节；( )
（2）电压表示数用U 表示，电流表示数用I 表示，调整滑动变阻器滑片位置，得到多组U、I 数据，根据
得到的U、I 数据画出的
图像如图乙所示，由图像可得灯泡在
时的电阻为 Ω（保
留两位有效数字），由于实验存在系统误差，该测量值比真实值 （选填“偏大”“偏小”或
“相等”）；
（3）将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V，内阻为2Ω 的电源上，则每个小灯泡消耗的功率约为
W，电源的效率约为 （保留两位有效数字）。
3．（2023·河北张家口·张家口市宣化第一中学校考三模）某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的
关系”，实验器材如下：
小灯泡（额定电压为
，额定功率为
）
电池组（电动势E 约为
，内阻忽略不计）；
电流表
（量程
，内阻约为
）；
电流表
（量程
，内阻为
）；
电阻箱R（阻值
）；
滑动变阻器
（阻值
）；
开关一只，导线若干。
主要实验步骤如下：
（1）将电流表
与电阻箱R （选填“串联”或“并联”）改装为量程
的电压表，此时电阻
箱接入电阻的阻值为
；
（2）在答题纸虚线框内补全实验电路图( )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到
（选填“a 端”或者“b 端”）；
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（3）测得的
表的多组数据
，作出小灯泡的
图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个
电动势为
、内阻为
的旧电池组两端，小灯泡两端的电压 （选填“会”或“不会”）超过额
定电压。
4．（2023·广东茂名·模拟预测）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
(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表
(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
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功率为 W(结果均保留2 位小数)
【能力提升】
1．（2023·海南·统考模拟预测）某实验小组利用图1 所示的电路来研究小灯泡的电阻与电压间的关系。连
接好电路，使滑动变阻器
的滑片置于最左端，闭合
，先让
与2 相连，向右移动
的滑片，使电压表
有一较小的值，并记下电压表的读数
，再让
与1 接通，调节电阻箱使电压表的示数与原来的相同，并
记下电阻箱的阻值
，继续向右移动
的滑片，重复上述操作，实验记录的数据如下表所示：
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.8
7.2
8.8
10.2
11.2
12.1
12.8
（1）在图2 所给的坐标纸中描点作出
图像。
（2）由作出的
图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为
；当
时，灯泡的电阻
为
，灯丝的电阻随电压的增大而增大，是因为 。
（3）若某次实验记录的数据中，电阻箱相应的读数如图3 所示，则读数为
，此时灯泡的实际功
率为 W（保留2 位有效数字）。
2．（2023·湖南·模拟预测）某同学想要描绘一个电动剃须刀的伏安特性曲线，剃须刀铭牌上有“2.4V，
1.5W”字样，其内阻不随温度变化。实验室备有如下器材：
A．电源（电动势为3V，内阻不计）
B．电压表（量程为3V，内阻约为2kΩ）
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C．电流表A1（量程为0.6A，内阻为0.6Ω）
D．电流表A2（量程为3A，内阻约为10Ω）
E．滑动变阻器R1（最大阻值为5Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值为100Ω，额定电流为0.2A）
G．电阻箱（阻值范围为0~999.9Ω，额定电流为0.5A）
H．开关和导线若干
（1）实验采用的电路图如图甲所示，图中选用的电流表应为 （填“A1”或“A2”），所选滑动
变阻器为 （填“R1”或“R2”）。
（2）如果图甲中电流表最大能测量0.9A 电流，则电阻箱调节好后的电阻值为 Ω。
（3）根据图甲所示电路图，在图乙中用笔画线代替导线将没连接好的器材连接好。( )
（4）根据实验数据，描绘的电动剃须刀的伏安特性曲线如图丙所示，已知电流表示数0~0.25A 之间为直线，
则电动剃须刀的内阻为 Ω，正常工作时机械效率为 。
（5）如果将该剃须刀与电动势为2.0V，内阻2.5Ω的电源直接相连，则剃须刀消耗的实际功率为
W（保留两位有效数字）。
3．（2023·山东日照·统考三模）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
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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 。
（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）
4．（2023·江苏南通·海安高级中学校考模拟预测）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 。
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（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
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）。
【真题感知】
1．（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 ；
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（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）。
16
