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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温度的关系．
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”、滑动变阻器、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1 甲所示)．
图1
(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将描出的点用平滑的曲线连接起来，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
2
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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
【详解】（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 灯＋IRA
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
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
3
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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
【答案】 A C E
4
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【详解】（1）[1]实验过程最大电压是3V，电压表选择A。
[2]实验过程最大电流是0.2A，电流表选择C。
[3]实验过程电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择
E。
（2）[4]电压与电流从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，由于电流表内阻大小具体未知，同时电压
表内阻远大于灯泡内阻，电流表应采用外接法，实验图如图所示
（3）[5]根据实验过程中获得的数据，做出小灯泡的伏安特性曲线如下图像
5
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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电流表应采用外接法：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滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0 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
电流值大于真实值．
(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 。
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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）。
【答案】
见解析 0.42 1.20 3.1
【详解】（1）[1][2][3]小灯泡的工作电压为
，则电压表应选用量程为
的
；小灯泡的工作电流
为
则电流表应选用量程为
的
；小灯泡正常工作时的电阻为
为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选用阻值较小的
。
（2）[4]描绘小灯泡的
特性曲线，需要电压电流从0 开始调节，则滑动变阻器采用分压接法；由于
可知小灯泡电阻远小于电压表电阻，则电流表应采用外接法，实物连线如图所示
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（3）[5][6]电流表的分度值为
，由图可知电流表示数为
；电压表的分度值为
，由图可知
电压表示数为
。
（4）[7]由图丙可知，当小灯泡上的电压为
时，电流为
，则此时小灯泡的电阻为
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
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”）
【答案】 C 左 1 5 增大
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【详解】（1）[1]小灯泡的电阻
应将选择开关旋至欧姆
档进行测量。
故选C。
（2）[2]开关闭合前，应保证灯泡电压不能太大，调滑片在最左端使灯泡电压从零开始实验。
（3）[3][4]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，是由于电源总是对
电表供电，滑动变阻器串联在了电路中，所以1 点和5 点间没有接好，连成了限流式接法。
（4）[5] 如图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，所以电阻增大。
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．
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【答案】 D 最左 1 点至5 点 增大 2.5 0.4
【详解】（1）[1]小灯泡的电阻为
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电阻“
”。
故选D。
（2）①[2] 滑动变阻器起保护电路作用，滑片P 应置于最左端；
②[3]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，滑动变阻器实际上被接
成了限流接法；故是1 点至5 点的导线没有接好；
[4] [5] [6]根据小灯泡的I-U 特性曲线可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而增大；
电压为
时，电流
，小灯泡的电阻为
此时的电功率为
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；
【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。
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（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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【答案】 B C E
4000
【详解】（1）[1][2][3]由图a 得到，最大电压1.75V，最大电流0.3A，故电压表选择C 量程，电流表选择B
量程；电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器电阻越小，压敏电阻的电压变化越
均匀，故选择规格E 的滑动变阻器；
（2）[4]滑动变阻器采用分压式接法；压敏电阻阻值小，大内小外，故采用安培表外接法；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，如图所示
（3）[5]根据闭合欧姆定律
电路中的总电阻为100Ω，压敏电阻的阻值为
查图可知，当R=90Ω 时，压敏电阻所受的压力
F=40000N
根据
得
只有当质量超过4000kg 的车辆违规时才会被记录。
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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
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。
【答案】 a 10 78/79/80/81/82
2.55/2.56/2.57/2.58/2.59/2.60/2.61/2.62/2.63/2.64/2.65/2.66/2.67/2.68/2.69/2.70 大于
【详解】（1）[1]I-U 特性曲线，电压电流从零开始变化，滑动变阻器需采用分压式接法，a 电路中滑动变
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阻器采用分压式接法，b 电路中滑动变阻器采用限流式接法。
故选a。
（2）[2]由串联分压的原理可得
解得
（3）[3]将该电阻接入该电路，做出该电阻的
图线与该电源的图线交于一点
该交点的横纵坐标表示该电阻接入该电路中时，流过该电阻的电流和其两端的电压，由此可得
%
（4）[4]丁图等效内阻为
等效电动势为
设每个
两端的电压为U，每个
电流为I，由闭合电路欧姆定律可得
代入数据得
作图出图像
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可得，每个电池板消耗的功率约为
[5]甲图a 由于电压表分流，电流测量值偏大，测量值比真实值交点上移，可得功率测量值偏大。
【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
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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”）。
【答案】 B E
增大
【详解】（1）[1]小灯泡额定电流为，
，电流表应选B。
[2]采用分压式接法，滑动变阻器应选最大阻值较小的E。
（2）[3]小灯泡正常发光时的电阻为
灯泡电阻为
，电流表内阻约
，电压表内阻约为
，由于
即电流表分压作用比较明显，故电流表应采用外接法，由图甲所示电路图可知，电压表的右端应与电路中
的
点相连。
（3）[4]由图甲所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，开关闭合前，滑动变阻器的滑片
应置于最
左端端。
（4）[5]由图乙所示图线可知，随电压
增大电流
增大，灯泡实际功率
增大，灯泡温度升高，图
线上的点与原点连线的斜率倒数表示电阻，可知斜率减小，灯泡阻值增大。
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
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
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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）。
【答案】
2.0 偏小 0.50 67%
【详解】（1）[1]要求灯泡两端的电压自零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法；电动势为
，则电压
表量程选择
，由于灯泡的电阻远小于电压表内阻，则电流表应采用外接法，则实物连线如图所示
（2）[2]根据
图像可知，
时，电流为
，此时灯泡电阻为
[3]由于电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数大于通过灯泡的实际电流，则灯
泡电阻的测量值比真实值偏小。
（3）[4]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，设每个灯泡的电压为
，电
流为
，根据闭合电路欧姆定律可得，
可得，
在灯泡的
图像画出对应关系图像，如图所示
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由图像交点可知，每个小灯泡消耗的功率约为
[5]电源的效率约为
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”）；
（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
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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。
【答案】 串联 950/950.0
a 会
【详解】（1）[1][2]要改装成量程为3V 的电压表，应串联一个分压电阻，其阻值为
（2）[3]小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示
[4]开关S 闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于a 端使待测支路电压为零。
（3）[5]旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压
路端电压
，则有，
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图像如图所示
图象交点应该在坐标轴描点最后一点的上方，此时电流I2>2.5mA 灯泡两端电压
，因此小
灯泡两端的电压会超过额定电压
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
功率为 W(结果均保留2 位小数)
【答案】 实验电路原理如图所示．
增大 增大 0.39 1.17
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【详解】(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，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示：
(2)[2][3]I-U 图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律：
，得
灯丝的电阻率增大．
(3)[4][5]当R＝0 时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值；当R＝9 Ω
时，将R 看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示：
此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小灯泡的最大
功率：P1＝U1I1≈1.17 W；
取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，
小灯泡的最小功率：P2＝U2I2≈0.39W。
【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：
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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）。
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【答案】
1.5/1.4/1.6/1.7
13.0/13.1/13.2/13.3 灯泡的两段电压升高、电流增大，根据
可知灯泡工作的实际功率增加，温
度升高，导致灯丝材料的电阻率
增大，所以电阻也增大 10.0 0.37/0.36
【详解】（1）[1]根据表格数据作图，如图所示：
（2）[2] [3]由图可知灯泡在不工作时，灯丝电阻为1.5
，当U=3.80V 时，灯泡的电阻为
。
[4] 灯丝的电阻随电压的增大而增大，是因为灯泡的两段电压升高、电流增大，根据
可知灯泡工作
的实际功率增加，温度升高，导致灯丝材料的电阻率
增大，所以电阻也增大。
（3）[5] [6]电阻箱相应的读数为
，由图可知此时电压为
，根据实验原理可知此时灯泡的
实际功率为
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）
C．电流表A1（量程为0.6A，内阻为0.6Ω）
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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 。
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（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）。
【答案】 A1 R1 1.2
1.6 58.3% 0.40（0.38~0.41）
【详解】（1）[1]本实验中电动剃须刀的额定电流为0.625A，电流表A2量程太大，电流表A1量程太小，但
其内阻已知，可以利用电阻箱改装，故选A1；
[2]滑动变阻器用分压电路，则所选滑动变阻器为阻值较小的R1。
（2）[3]要将电流表A1改装为量程0.9A 的电流表，需要并联的电阻为
（3）[4]实物连接图如图所示
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（4）[5]电流表示数0~0.25A 之间为直线，说明此时剃须刀没有工作，根据欧姆定律可知电动剃须刀的内阻
为
[6]电动剃须刀正常工作时功率1.5W，电流为0.625A，则效率为
（5）[7]电源电动势为2.0V，内阻2.5Ω，则其短路电流为0.8A，在剃须刀的伏安特性曲线图中画出该电源
的伏安特性曲线如图所示
从图中读出此时剃须刀电压为0.9V，电流为0.44A，所以如果将该剃须刀与该电源直接相连，剃须刀消耗
的实际功率约为
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
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。
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（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）
【答案】
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9.0 0.94
【详解】（1）[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，应采取分压法，电流表
量程太小，应并联定值电阻
增大量程，如图
（2）[2]如图
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
整理得
在小灯泡
的伏安特性曲线上作图
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交点对应电压
U=1.9V
电流
I=0.21A
当滑动变阻器接入电路中电阻为零时，灯泡功率最大，此时电源内阻
，作出电源的伏安特性曲线（虚
线）如图交点对应电压
U1=3.48V
电流
I1=0.27A
小灯泡的最大功率
0.94W
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 。
（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）。
【答案】
12.3 小 0.63
【详解】（1）[1]该实验中需要测量较多数据，滑动变阻器应采用分压式接法，小灯泡电阻较小，电流表
采用外接法，实验电路图如图所示
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（2）[2]在坐标系中描出第7、8 次的数据点，用平滑曲线连接各点，使各点落在曲线上，或均匀分布在两
侧，远离的点舍去，伏安特性曲线如图所示
（3）[3]当电流最大时，温度最高，此时对应的电阻最大，则有
[4]电压表与电阻并联有分流作用，电流表的测量值大于通过电阻电流的真实值，根据欧姆定律可知小灯泡
最大电阻的测量值比此时的真实值偏小；
（4）[5]通过R1的电流为
通过小灯泡的电流为
由伏安特性曲线可知，小灯泡两端的电压为
故灯泡的功率为
【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（
，
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），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）。
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【答案】
C
【详解】（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
33
