資源簡介

電學專題實驗——《描繪小燈泡的伏安特性曲線》專項提升
一、典型例題 方法賞析
1．（2024高三下·光山月考）在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實驗中，現除了有一個標有“5V，2.5W”的小燈泡、導線和開關外，還有：
A．直流電源（電動勢約為5V，內阻可不計）
B．直流電流表（量程，內阻約為0.1Ω）
C．直流電流表（量程，內阻約為5Ω）
D．直流電壓表（量程，內阻約為15kΩ）
E．直流電壓表（量程，內阻約為10kΩ）
F．滑動變阻器（最大阻值10Ω，允許通過的最大電流為2A）
G．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，允許通過的最大電流為0.5A）實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變
化并能測多組數據。
（1）實驗中電流表應選用　 　，電壓表應選用　 　，滑動變阻器應選用　 　（均用序號字母表示）。
（2）某同學通過實驗正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖1所示。現把實驗中使用的小燈泡接到如圖2所示的電路中，其中電源電動勢，內阻，定值電阻，此時燈泡的實際功率為　 　W．（結果保留兩位有效數字）
2．（2024高二上·拱墅期中）某實驗小組描繪小燈泡的伏安特性曲線來研究小燈泡的電阻箱電壓的變化規律，所用的實驗器材如下：
A．小燈泡（額定電壓2.8V．額定電流0.5A）；
B．電壓表（量程3V，內阻約3kΩ；量程15V，內阻約15kΩ）；
C．電流表（量程0.6A，內阻約1.0Ω；量程3A，內阻約0.2Ω）；
D．滑動變阻器（0~10Ω）；
E．蓄電池（電動勢4V，內阻不計）；
F．開關一個、導線若干。
（1）為較準確地測量電壓表應選用　 　V（選填“3”或“15”）量程；
（2）請用筆畫線代替導線將圖甲中的電路補充完整　 　
（3）閉合開關前滑動變阻器觸頭應置于最　 　（選填“左”或“右”）端；
（4）該實驗小組得出小燈泡的伏安特性圖線如圖乙所示。由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓增大，小燈泡的電阻　 　（填“增大”“不變”或“減小”），小燈泡燈絲的電阻率　 　（填“增大”“不變”或“減小”）；
3．（2024高三下·淄博模擬）我國清潔能源設備生產規模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源E、電流表A、電壓表V、滑動變阻器R、開關S及導線若干。該實驗小組根據實驗得到的數據，描點繪出了如圖乙的圖像。
（1）為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖　 　（填“a”或“b”）。
（2）已知電壓表V的量程為，內阻為，若要將該電壓表改裝成量程為的電壓表，該電表需串聯一個　 　的電阻。
（3）太陽能電池板作為電源，在一定光照強度下其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，把它與阻值為的電阻連接構成一個閉合電路，該電源的效率是　 　%。（結果保留三位有效數字）
（4）太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線如圖乙所示。太陽能電池板沒有光照時（沒有儲存電能）其電阻用符號表示，將同規格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電動勢，內阻，可得電池板消耗的功率　 　（保留三位有效數字）。
4．（2024高二上·望城開學考）在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，實驗室提供了以下器材：
A．小燈泡（3.8V，0.3A）
B．滑動變阻器（5Ω，2A）
C．電流表（0~0.5A，內阻約0.4Ω）
D．電壓表（0~5V，內阻約10kΩ）
E．開關及導線若干
(1)為實驗測量誤差盡可能小，電流表應選用　 　（填“內”或“外”）接法；
(2)為使小燈泡兩端電壓從零開始連續變化，滑動變阻器應選用　 　（填“限流式”或“分壓式”）接法；
(3)綜上所述，應選擇下圖中的　 　電路進行實驗
(4)利用實驗數據畫出了如乙圖所示的小燈泡伏安特性曲線．圖中，坐標原點O到P點連線的斜率表示　 　．則根據此圖給出的信息可知，隨著小燈泡兩端電壓的升高，小燈泡的電阻　 　（填“變大”、“變小”或“不變”）
二、夯實基礎 提升能力
5．（2024高二上·東湖期末）描繪一個標有“3V，0.9W”的小燈泡的伏安特性曲線，有以下器材供選用：
A．電壓表量程，內阻約，
B．電壓表量程，內阻約
C．電流表量程，內阻約
D．電流表量程，內阻約為
E．滑動變阻器
F．滑動變阻器
I．蓄電池（電動勢，內阻不計）電鍵一個
（1）電壓表選擇　 　（選填“”或“”），電流表選擇　 　（選填“”或“”）滑動變阻器選擇　 　（選填“”或“”）。
（2）要求能盡可能多的記錄實驗數據，誤差盡可能小，請在虛線框中畫出實驗電路圖，并標出所選用實驗器材的符號。　 　
（3）根據實驗數據畫得小燈泡的安特性曲線如下圖，則小燈泡正常工作時的電阻為　 　。（保留三位有效數字）
6．（2024高三上·湖北月考）某同學設計描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗，已知小燈泡的額定電壓為6V，新定功率為2.8W。現可用的實驗器材如下：
A．直流電源E（7.5V，內阻不計）
B．電壓表（3V，內阻為）
C．電壓表（3V，內阻未知）
D．電流表（0.6A，內阻約為）
E．電流表（3A，內阻約為）
F．定值電阻（阻值為）
G．滑動變阻器（總阻值為）
H．開關一個，導線若干
（1）實驗過程中，電壓表應選擇　 　，電流表應選擇　 　；（填寫器材前面的字母代號）
（2）定值電阻在電路中的作用是　 　；
（3）為了保證實驗的精確度，請在答題卡上的虛線框內將實驗電路圖補充完整；
（4）他將電壓表和串聯到一起，實驗過程中發現，當電壓表的示數為2.5V時，電壓表的示數為2.0V，則兩個表串聯到一起使用后的最大量程為　 　V。
7．（2024高一上·衡陽開學考）某小組在測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻實驗中，所用器材如圖甲所示。
（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整　 　；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到　 　（選填“A”或“B”）端。閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，緊接下來應當進行的操作是　 　；
（3）實驗過程中，當小燈泡兩端的電壓調節為1.5V時，電流表的示數如圖乙所示，此時通過計算可以得知小燈泡的電阻為　 　Ω；
實驗序號 1 2 3 4 5
電壓/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
電流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27
電阻/Ω
平均電阻/Ω
（4）請說明實驗表格設計的不合理之處：　 　。
8．（2024高二下·衡陽期末）某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓，額定電流）；電壓表（量程，內阻）；電流表（量程，內阻）；固定電阻（阻值）；滑動變阻器R（阻值）；電源E（電動勢，內阻不計）；開關S；導線若干。
（1）設計的實驗電路原理圖如圖甲所示，請你在乙圖中用筆代替導線完成電路連接　 　。
（2）實驗要求能夠實現在的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，該同學利用電壓表與電阻串聯　 　作用，擴大了電壓表的量程。
（3）合上開關前，滑動變阻器滑片的位置應置于原理圖中的　 　點。
（4）當滑片移動到某點時，電壓表的讀數如圖丙所示，此時小燈泡兩端的電壓為　 　V（結果保留2位有效數字）。
（5）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖丁所示。則小燈泡在和的電壓下的電阻之比為　 　（結果保留2位有效數字）。
三、思維提升 創新應用
9．（2024高三下·柳州月考）現在學生中非常流行使用“手持USB便攜小風扇”，王菲想用學過的電學知識測量一個標有“4V，2.4W”手持小風扇的伏安特性曲線，她選用實驗器材組成電路。讓電扇兩端的電壓從0逐漸增加到4V。實驗室中有如下器材可選用：
A．電池組（電動勢為5V，內阻約為）
B．被測小電風扇
C．電流表（量程為0~0.6A，內阻約為0.2Ω）
D．電流表（量程為0~3A，內阻約為0.05Ω）
E． 毫安表（量程為4mA，內阻60Ω）
F． 滑動變阻器（最大阻值為5Ω，標定電流為1A）
G．滑動變阻器（最大阻值為2000Ω，標定電流為0.3A）
H．定值電阻，
I．開關和導線若干
（1）實驗中電流表應選　 　（填“C”或“D”），滑動變阻器應選　 　（填“F”或“G”）；
（2）她想得到一個量程是4V的電壓表，則應將定值電阻　 　（填“”或“”）與毫安表　 　（填“串聯”或“并聯”）；
（3）她測出小風扇伏安特性的曲線如圖所示，發現OA段是直線，其余為曲線，則小風扇電線繞組的電阻是　 　Ω；
10．（2024高一下·江西期末）某同學在探究小燈泡的伏安特性曲線實驗中，所用器材有：燈泡L，量程恰當的電流表A和電壓表V，直流電源E，滑動變阻器R，開關S等，要求燈泡兩端電壓從0開始變化。
（1）某同學已連接如圖1（a）所示的電路，下列說法正確的是 。
A．開始測量前，開關S不應該閉合
B．應該采用電流表內接法
C．開始測量時，滑動變阻器滑片P位置不當，應將其置于a端
D．連接負極與b點的導線是多余的，應該撤除
（2）通過實驗獲得數據，該同學描繪出了如圖1（b）所示的燈泡的U-I圖像，該燈泡常溫下的電阻值約為　 　Ω（結果保留2位有效數字）。
（3）做完實驗后，認識到描繪伏安特性曲線常以電流I作為縱軸，電壓U作為橫軸，于是他又將圖像改為如圖2中的曲線1所示，考慮誤差因素，真實的伏安特性曲線更接近圖2中的曲線　 　（選填“2”或“3”）。
11．（2024高三下·沙坪壩月考）我國清潔能源設備生產規模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源、電流表、電壓表V、滑動變阻器、開關及導線若干。該實驗小組根據實驗得到的數據，描點繪出了如圖乙的圖像。
（1）為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖　 　（填“”或“”）。
（2）已知電壓表的量程為3V、內阻為，若要將該電壓表改裝成量程為4V的電壓表，該電表需串聯一個　 　的電阻。
（3）當有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，若把它與阻值為的電阻連接構成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是　 　。（結果保留兩位有效數字）
（4）由圖乙可知，太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線，太陽能電池板沒有光照時（沒有儲存電能）用符號表示，將兩個這樣同規格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電動勢，內阻，定值電阻，可得每個電池板消耗的功率　 　（保留三位有效數字）。
12．（2024高二下·成都期末）某同學探究一個工作電壓在之間的LED燈珠的伏安特性，可用器材有：電源（電動勢為，內阻不計）；電流表A（量程為，內阻約為）；電壓表V（量程為，內阻為）；滑動變阻器R（最大阻值可選或）；定值電阻（阻值可選或）；開關S及導線若干。
（1）為使實驗結果盡可能準確，實驗電路的原理圖應選擇下圖中的　 　（填“甲”或“乙”），圖中R應選最大阻值為　 　（填“”或“”）的滑動變阻器，應選阻值為　 　（填“”或“”）的定值電阻。
（2）記錄多組電壓表V的示數U和電流表A的示數I，描繪出圖像如圖丙所示，由實驗曲線可知，當電流表示數為時，小燈珠的實際功率約為　 　W（計算時可忽略電表內阻對電路的影響，保留2位有效數字）。
（3）若將這個小燈珠與電動勢為、內阻為的電源和阻值為的定值電阻串聯構成閉合回路，則小燈珠的實際功率約為　 　W（保留2位有效數字）。
四、直擊高考 達成素養
13．（2023·全國甲卷）某同學用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內阻約為6kΩ，電流表內阻約為1.5Ω，實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇。
（1）實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖(c)所示，該同學選擇的電路圖是圖(　 　)(填“a”或“b")。
（2）若選擇另一個電路圖進行實驗，在圖（c）上用實線畫出實驗中應得到的關系曲線的示意圖。
14．（2021·全國甲卷）某同學用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有：
小燈泡（額定電壓2.5V，額定電流0.3A）
電壓表（量程300mV，內阻300 ）
電流表（量程300mA，內阻0.27 ）
定值電阻R0
滑動變阻器R1（阻值0-20 ）
電阻箱R2（最大阻值9999.9 ）
電源E（電動勢6V，內阻不計）
開關S、導線若干。
完成下列填空：
（1）有3個阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0~300mA的U-I曲線，R0應選取阻值為　 　Ω的定值電阻；
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的　 　（填“a”或“b”）端；
（3）在流過電流表的電流較小時，將電阻箱R2的阻值置零，改變滑動變阻器滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數U、I，結果如圖（b）所示。當流過電流表的電流為10mA時，小燈泡的電阻為　 　Ω（保留1位有效數字）；
（4）為使得電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V，該同學經計算知，應將R2的阻值調整為　 　Ω。然后調節滑動變阻器R1，測得數據如下表所示：
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）由圖（b）和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻　 　（填“增大”“減小”或“不變”）；
（6）該同學觀測到小燈泡剛開始發光時流過電流表的電流為160mA，可得此時小燈泡電功率W1=　 　W（保留2位有效數字）；當流過電流表的電流為300mA時，小燈泡的電功率為W2，則 =　 　（保留至整數）。
15．（2021·河北）某同學研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（ ， ），直流電流（ ），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關和導線若干，設計的電路如圖1所示。
（1）根據圖1，完成圖2中的實物連線；
（2）按照圖1連線后，閉合開關，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發現燈絲被燒斷，原因可能是______（單項選擇，填正確答案標號）；
A．電流表短路
B．滑動變阻器的滑片接觸不良
C．滑動變阻器滑片的初始位置在b端
（3）更換小燈泡后，該同學正確完成了實驗操作，將實驗數據描點作圖，得到 圖像，其中一部分如圖3所示，根據圖像計算出P點對應狀態下小燈泡的電阻為　 　Ω（保留三位有效數字）。
16．（2020·新課標Ⅱ）某同學要研究一小燈泡L（3.6
V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：電流表A1（量程200 mA，內阻Rg1=10.0 Ω），電流表A2（量程500 mA，內阻Rg2=1.0 Ω）、定值電阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值10 Ω）、電源E（電動勢4.5 V，內阻很小）、開關S和若干導線。該同學設計的電路如圖（a）所示。
（1）根據圖（a），在圖（b）的實物圖中畫出連線。
（2）若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U=　 　，流過小燈泡的電流I=　 　。為保證小燈泡的安全，I1不能超過　 　mA。
（3）實驗時，調節滑動變阻器，使開關閉合后兩電流表的示數為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應的I1和I2。所得實驗數據在下表中給出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根據實驗數據可算得，當I1=173
mA時，燈絲電阻R=　 　Ω（保留1位小數）。
（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于　 　Ω（保留1位小數）。
答案解析部分
1．【答案】（1）C；E；F
（2）0.34
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
2．【答案】3；；左；增大；增大
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）小燈泡額定電壓為，本著安全準確原則，電壓表選用量程；
故答案為：3
（2）由圖乙可知電壓從零逐漸增大，滑動變阻器采用分壓式接法，由于電壓表內阻遠大于小燈泡電阻，電流表采用外接法，實物電路圖如圖所示
（3）閉合電鍵前需要使燈泡兩端電壓最低，所以滑動變阻器觸頭應處于最左端；
故答案為：左
（4）小燈泡的圖上某點與原點連線的斜率的倒數表示燈泡電阻值，由圖乙可知，電阻隨燈泡兩端電壓增大而增大。小燈泡的電阻增大，根據電阻定律
燈絲的電阻率增大。
故答案為：增大。
【分析】根據小燈泡的額定電壓大小可以判斷電壓表量程，根據實驗要求判讀滑動變阻器的接法，根據圖像的斜率判斷電阻的變化情況，進一步得到電阻率的變化情況。
3．【答案】（1）a
（2）
（3）
（4）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
4．【答案】外接法；分壓式；B；P狀態燈絲電阻的倒數；變大
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】(1)[燈泡正常發光時的電阻
電流表內阻約為0.4Ω，電壓表內阻約為10kΩ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法．
(2)燈泡兩端電壓從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法．
(3)電流表采用外接法、滑動變阻器采用分壓接法，則應采用圖B所示實驗電路．
(4)坐標原點O到P點連線的斜率表示P狀態小燈泡電阻的倒數；根據此圖給出的信息可知，隨著小燈泡兩端電壓的升高，小燈泡的電阻變大．
綜上第1空：外接法；第2空：分壓式；第3空：B；第4空：P狀態燈絲電阻的倒數；第5空：變大
【分析】（1）根據被測小燈泡（3.8V，0.3A）利用歐姆定律求解其正常發光時電阻大小，以此判斷內外接法；
（2）為使小燈泡兩端電壓從零開始連續變化，滑動變阻器應選用分壓式接法；
（3）根據電流表采用外接法、滑動變阻器采用分壓接法，選擇電路圖；
（4）根據I-U圖象和歐姆定律分析求解。
5．【答案】V1；A2；R1；；10.5
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
6．【答案】（1）B；D
（2）擴大電壓表的量程
（3）
（4）5.4
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
7．【答案】（1）
（2）B；向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光
（3）7.5
（4）不應設計平均電阻欄
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應與小燈泡并聯，且選擇0~3V的量程，電流表與其串聯，故將電壓表的“3”接線柱接在小燈泡的右端，如圖所示
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端，如圖即B端。
閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，應該是滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，緊接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）如圖乙，電流表選擇0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.2A，此時小燈泡的電阻為
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
【分析】（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應選擇0~3V的量程，并與小燈泡并聯。再據此補全電路圖；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端；閉合開關后，滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）根據圖乙確定電流表選擇的量程及此時的電流表示數，再根據歐姆定律確定此時小燈泡的阻值；
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應與小燈泡并聯，且選擇0~3V的量程，電流表與其串聯，故將電壓表的“3”接線柱接在小燈泡的右端，如圖所示
（2）[1]閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端，如圖即B端。
[2]閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，應該是滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，緊接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）如圖乙，電流表選擇0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.2A，此時小燈泡的電阻為
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
8．【答案】（1）
（2）分壓
（3）B
（4）3.2
（5）2.9
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
9．【答案】C；F；R3；串聯；2.5
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
10．【答案】（1）A
（2）2.5
（3）3
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
11．【答案】a；10；80（78~82）；2.62（2.55~2.70）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
12．【答案】（1）甲；；
（2）
（3）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
13．【答案】（1）a
（2）解：若選用b進行實驗，當小燈泡正常發光時，電流表示數為0.5A，而電壓表示數要大于6V，所以圖像如圖實線所示：
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）由c圖知，電壓時對應的電流，此時燈泡的電阻，小燈泡正常發光時的電阻：，根據知，只有選擇電流表外接法，即a才能符合題。
【分析】（1）根據，結合圖像選擇；
（2）若選用b進行實驗，當小燈泡正常發光時，電流表示數為0.5A，而電壓表示數要大于6V。
14．【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）已知電路中的電動勢E=6V，小燈泡的額定電壓為UV=2.5V；為了避免燈泡兩端的電壓過大，其定值電阻兩端的電壓為 ，已知燈泡的額定電流為I=0.3A；
根據歐姆定律可得：，
根據R0的計算結果且考慮其他用電器的電阻，R0應選取阻值為10Ω；
（2）滑動變阻器在回路中選擇分壓式接法，開關閉合前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的a端，使上面的支路分得的電壓等于0；
（3）當電阻箱的阻值為0時，電壓表其讀數為燈泡兩端的電壓，由圖可知當流過電流表的電流為10mA時，電壓為7mV，根據歐姆定律可得：小燈泡的電阻為
（4）為了使電壓表滿偏時對應燈泡兩端的電壓為3V，則需要把原來的電壓表量程擴大為3V，由題知電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V時，根據串聯電路的電流特點有：
解得
（5）當小燈泡的電流不斷增加時，從坐標點和原點的連線斜率變大，根據k= ，斜率變大時燈絲的電阻增大；
（6）由于改裝后其電壓表的量程為原來的10倍，根據表格可知當電流為160mA時，電壓表的示數為46mV，根據改裝后的電壓表量程可得小燈泡兩端電壓為0.46V，根據功率的表達式W=IU，則此時小燈泡電功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
同理可知當流過電流表的電流為300mA時，小燈泡兩端電壓為2.5V，根據功率的表達式W=IU，此時小燈泡電功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小燈泡的額定電壓，結合電動勢的大小可以判別定值電阻需要分擔的電壓，結合歐姆定律可以求出定值電阻的大小；
（2）為了保護電路其滑動變阻器的滑片應該打在a端；
（3）利用圖像可以得出燈泡的電壓和電流，結合歐姆定律可以求出燈泡電阻的大小；
（4）利用電壓表滿偏時燈泡兩端的電壓為3V，結合歐姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用圖像坐標和原點連線的斜率變大可以判別電阻不斷增大；
（6）利用圖像電壓和電流可以求出小燈泡電功率的大小；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
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）由于滑動變組器使用分壓式接法，根據電路圖所示，其電流表負接線柱要與滑動變阻器a端或b端相連，完成對應的電路圖如圖所示：
（2）由于通過燈泡的電流過大，所以開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷。
A．電流表本身內阻非常小，與燈泡串聯時電阻可以忽略，所以電流短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，所以不會導致其燈泡電流過大，A不符合題意；
B．滑動變阻器滑片接觸不良，其燈泡會處于斷路，則無電流通過小燈泡，小燈泡不會發亮，B不符合題意；
C．當滑動變阻器的滑片開始時置于 端，其外電路所有電壓會加在燈泡兩端，導致小燈泡部分分壓達到最大，通過電流最大，可能會燒斷小燈泡燈絲，C符合題意；
故答案為：C。
（3）根據小燈泡的伏安特性曲線可知在 點時的電壓和電流分別為 ，
根據歐姆定律 可知小燈泡的電阻為
【分析】（1）利用電路圖完成實物圖連線；
（2）燈絲被燒壞可能是滑動變阻器分壓過大導致其燈泡兩端的電壓過高；
（3）利用伏安特性曲線可以求出P點的電壓和電流，結合歐姆定律可以求出燈泡的電阻大小。
16．【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）根據電路圖連接實物圖如圖所示
；（2）①根據電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表A1和R0的總電壓，故根據歐姆定律有 ②根據并聯電路特點可知流過小燈泡的電流為 ③因為小燈泡的額定電壓為3.6V，故根據題目中已知數據代入①中可知I1不能超過180mA；（3）根據表中數據可知當I1=173mA時，I2=470mA；根據前面的分析代入數據可知此時燈泡兩端的電壓為U=3.46V；流過小燈泡的電流為I=297mA=0.297A；故根據歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為 （4）要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V，而電流表A1不能超過其量程200mA，此時結合①有
解得 ，即要完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于 。
【分析】（1）結合電路圖，根據電流的方向連接實物圖即可；
（2）利用歐姆定律和并聯電路電流規律求解電壓和電流即可；
（3）結合表格中的電流值求解燈泡兩端的電流和電壓，利用歐姆定律求解電阻即可；
（4）燈泡與電流計并聯，兩支路并聯，電壓相等，根據燈泡的額定電壓和電流計的量程列方程求解電阻的最小值即可。
1 / 1電學專題實驗——《描繪小燈泡的伏安特性曲線》專項提升
一、典型例題 方法賞析
1．（2024高三下·光山月考）在“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實驗中，現除了有一個標有“5V，2.5W”的小燈泡、導線和開關外，還有：
A．直流電源（電動勢約為5V，內阻可不計）
B．直流電流表（量程，內阻約為0.1Ω）
C．直流電流表（量程，內阻約為5Ω）
D．直流電壓表（量程，內阻約為15kΩ）
E．直流電壓表（量程，內阻約為10kΩ）
F．滑動變阻器（最大阻值10Ω，允許通過的最大電流為2A）
G．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，允許通過的最大電流為0.5A）實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變
化并能測多組數據。
（1）實驗中電流表應選用　 　，電壓表應選用　 　，滑動變阻器應選用　 　（均用序號字母表示）。
（2）某同學通過實驗正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖1所示。現把實驗中使用的小燈泡接到如圖2所示的電路中，其中電源電動勢，內阻，定值電阻，此時燈泡的實際功率為　 　W．（結果保留兩位有效數字）
【答案】（1）C；E；F
（2）0.34
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
2．（2024高二上·拱墅期中）某實驗小組描繪小燈泡的伏安特性曲線來研究小燈泡的電阻箱電壓的變化規律，所用的實驗器材如下：
A．小燈泡（額定電壓2.8V．額定電流0.5A）；
B．電壓表（量程3V，內阻約3kΩ；量程15V，內阻約15kΩ）；
C．電流表（量程0.6A，內阻約1.0Ω；量程3A，內阻約0.2Ω）；
D．滑動變阻器（0~10Ω）；
E．蓄電池（電動勢4V，內阻不計）；
F．開關一個、導線若干。
（1）為較準確地測量電壓表應選用　 　V（選填“3”或“15”）量程；
（2）請用筆畫線代替導線將圖甲中的電路補充完整　 　
（3）閉合開關前滑動變阻器觸頭應置于最　 　（選填“左”或“右”）端；
（4）該實驗小組得出小燈泡的伏安特性圖線如圖乙所示。由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓增大，小燈泡的電阻　 　（填“增大”“不變”或“減小”），小燈泡燈絲的電阻率　 　（填“增大”“不變”或“減小”）；
【答案】3；；左；增大；增大
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）小燈泡額定電壓為，本著安全準確原則，電壓表選用量程；
故答案為：3
（2）由圖乙可知電壓從零逐漸增大，滑動變阻器采用分壓式接法，由于電壓表內阻遠大于小燈泡電阻，電流表采用外接法，實物電路圖如圖所示
（3）閉合電鍵前需要使燈泡兩端電壓最低，所以滑動變阻器觸頭應處于最左端；
故答案為：左
（4）小燈泡的圖上某點與原點連線的斜率的倒數表示燈泡電阻值，由圖乙可知，電阻隨燈泡兩端電壓增大而增大。小燈泡的電阻增大，根據電阻定律
燈絲的電阻率增大。
故答案為：增大。
【分析】根據小燈泡的額定電壓大小可以判斷電壓表量程，根據實驗要求判讀滑動變阻器的接法，根據圖像的斜率判斷電阻的變化情況，進一步得到電阻率的變化情況。
3．（2024高三下·淄博模擬）我國清潔能源設備生產規模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源E、電流表A、電壓表V、滑動變阻器R、開關S及導線若干。該實驗小組根據實驗得到的數據，描點繪出了如圖乙的圖像。
（1）為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖　 　（填“a”或“b”）。
（2）已知電壓表V的量程為，內阻為，若要將該電壓表改裝成量程為的電壓表，該電表需串聯一個　 　的電阻。
（3）太陽能電池板作為電源，在一定光照強度下其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，把它與阻值為的電阻連接構成一個閉合電路，該電源的效率是　 　%。（結果保留三位有效數字）
（4）太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線如圖乙所示。太陽能電池板沒有光照時（沒有儲存電能）其電阻用符號表示，將同規格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電動勢，內阻，可得電池板消耗的功率　 　（保留三位有效數字）。
【答案】（1）a
（2）
（3）
（4）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
4．（2024高二上·望城開學考）在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，實驗室提供了以下器材：
A．小燈泡（3.8V，0.3A）
B．滑動變阻器（5Ω，2A）
C．電流表（0~0.5A，內阻約0.4Ω）
D．電壓表（0~5V，內阻約10kΩ）
E．開關及導線若干
(1)為實驗測量誤差盡可能小，電流表應選用　 　（填“內”或“外”）接法；
(2)為使小燈泡兩端電壓從零開始連續變化，滑動變阻器應選用　 　（填“限流式”或“分壓式”）接法；
(3)綜上所述，應選擇下圖中的　 　電路進行實驗
(4)利用實驗數據畫出了如乙圖所示的小燈泡伏安特性曲線．圖中，坐標原點O到P點連線的斜率表示　 　．則根據此圖給出的信息可知，隨著小燈泡兩端電壓的升高，小燈泡的電阻　 　（填“變大”、“變小”或“不變”）
【答案】外接法；分壓式；B；P狀態燈絲電阻的倒數；變大
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】(1)[燈泡正常發光時的電阻
電流表內阻約為0.4Ω，電壓表內阻約為10kΩ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法．
(2)燈泡兩端電壓從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法．
(3)電流表采用外接法、滑動變阻器采用分壓接法，則應采用圖B所示實驗電路．
(4)坐標原點O到P點連線的斜率表示P狀態小燈泡電阻的倒數；根據此圖給出的信息可知，隨著小燈泡兩端電壓的升高，小燈泡的電阻變大．
綜上第1空：外接法；第2空：分壓式；第3空：B；第4空：P狀態燈絲電阻的倒數；第5空：變大
【分析】（1）根據被測小燈泡（3.8V，0.3A）利用歐姆定律求解其正常發光時電阻大小，以此判斷內外接法；
（2）為使小燈泡兩端電壓從零開始連續變化，滑動變阻器應選用分壓式接法；
（3）根據電流表采用外接法、滑動變阻器采用分壓接法，選擇電路圖；
（4）根據I-U圖象和歐姆定律分析求解。
二、夯實基礎 提升能力
5．（2024高二上·東湖期末）描繪一個標有“3V，0.9W”的小燈泡的伏安特性曲線，有以下器材供選用：
A．電壓表量程，內阻約，
B．電壓表量程，內阻約
C．電流表量程，內阻約
D．電流表量程，內阻約為
E．滑動變阻器
F．滑動變阻器
I．蓄電池（電動勢，內阻不計）電鍵一個
（1）電壓表選擇　 　（選填“”或“”），電流表選擇　 　（選填“”或“”）滑動變阻器選擇　 　（選填“”或“”）。
（2）要求能盡可能多的記錄實驗數據，誤差盡可能小，請在虛線框中畫出實驗電路圖，并標出所選用實驗器材的符號。　 　
（3）根據實驗數據畫得小燈泡的安特性曲線如下圖，則小燈泡正常工作時的電阻為　 　。（保留三位有效數字）
【答案】V1；A2；R1；；10.5
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
6．（2024高三上·湖北月考）某同學設計描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗，已知小燈泡的額定電壓為6V，新定功率為2.8W。現可用的實驗器材如下：
A．直流電源E（7.5V，內阻不計）
B．電壓表（3V，內阻為）
C．電壓表（3V，內阻未知）
D．電流表（0.6A，內阻約為）
E．電流表（3A，內阻約為）
F．定值電阻（阻值為）
G．滑動變阻器（總阻值為）
H．開關一個，導線若干
（1）實驗過程中，電壓表應選擇　 　，電流表應選擇　 　；（填寫器材前面的字母代號）
（2）定值電阻在電路中的作用是　 　；
（3）為了保證實驗的精確度，請在答題卡上的虛線框內將實驗電路圖補充完整；
（4）他將電壓表和串聯到一起，實驗過程中發現，當電壓表的示數為2.5V時，電壓表的示數為2.0V，則兩個表串聯到一起使用后的最大量程為　 　V。
【答案】（1）B；D
（2）擴大電壓表的量程
（3）
（4）5.4
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
7．（2024高一上·衡陽開學考）某小組在測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻實驗中，所用器材如圖甲所示。
（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整　 　；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到　 　（選填“A”或“B”）端。閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，緊接下來應當進行的操作是　 　；
（3）實驗過程中，當小燈泡兩端的電壓調節為1.5V時，電流表的示數如圖乙所示，此時通過計算可以得知小燈泡的電阻為　 　Ω；
實驗序號 1 2 3 4 5
電壓/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
電流/A 0.16 － 0.23 0.25 0.27
電阻/Ω
平均電阻/Ω
（4）請說明實驗表格設計的不合理之處：　 　。
【答案】（1）
（2）B；向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光
（3）7.5
（4）不應設計平均電阻欄
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應與小燈泡并聯，且選擇0~3V的量程，電流表與其串聯，故將電壓表的“3”接線柱接在小燈泡的右端，如圖所示
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端，如圖即B端。
閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，應該是滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，緊接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）如圖乙，電流表選擇0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.2A，此時小燈泡的電阻為
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
【分析】（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應選擇0~3V的量程，并與小燈泡并聯。再據此補全電路圖；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端；閉合開關后，滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）根據圖乙確定電流表選擇的量程及此時的電流表示數，再根據歐姆定律確定此時小燈泡的阻值；
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
（1）測量額定電壓為2.5V的小燈泡發光時電阻，電壓表應與小燈泡并聯，且選擇0~3V的量程，電流表與其串聯，故將電壓表的“3”接線柱接在小燈泡的右端，如圖所示
（2）[1]閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大端，如圖即B端。
[2]閉合開關后，發現電流表示數很小，小燈泡不發光，應該是滑動變阻器接入電阻太大，使電路中電流太小，燈的實際功率太小，所以燈不亮，緊接下來應當進行的操作是向A端移動滑片，觀察燈泡是否發光。
（3）如圖乙，電流表選擇0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.2A，此時小燈泡的電阻為
（4）由于燈絲電阻隨溫度的變化而變化，所以求平均值無意義，不應設計“平均電阻”欄。
8．（2024高二下·衡陽期末）某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓，額定電流）；電壓表（量程，內阻）；電流表（量程，內阻）；固定電阻（阻值）；滑動變阻器R（阻值）；電源E（電動勢，內阻不計）；開關S；導線若干。
（1）設計的實驗電路原理圖如圖甲所示，請你在乙圖中用筆代替導線完成電路連接　 　。
（2）實驗要求能夠實現在的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，該同學利用電壓表與電阻串聯　 　作用，擴大了電壓表的量程。
（3）合上開關前，滑動變阻器滑片的位置應置于原理圖中的　 　點。
（4）當滑片移動到某點時，電壓表的讀數如圖丙所示，此時小燈泡兩端的電壓為　 　V（結果保留2位有效數字）。
（5）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖丁所示。則小燈泡在和的電壓下的電阻之比為　 　（結果保留2位有效數字）。
【答案】（1）
（2）分壓
（3）B
（4）3.2
（5）2.9
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
三、思維提升 創新應用
9．（2024高三下·柳州月考）現在學生中非常流行使用“手持USB便攜小風扇”，王菲想用學過的電學知識測量一個標有“4V，2.4W”手持小風扇的伏安特性曲線，她選用實驗器材組成電路。讓電扇兩端的電壓從0逐漸增加到4V。實驗室中有如下器材可選用：
A．電池組（電動勢為5V，內阻約為）
B．被測小電風扇
C．電流表（量程為0~0.6A，內阻約為0.2Ω）
D．電流表（量程為0~3A，內阻約為0.05Ω）
E． 毫安表（量程為4mA，內阻60Ω）
F． 滑動變阻器（最大阻值為5Ω，標定電流為1A）
G．滑動變阻器（最大阻值為2000Ω，標定電流為0.3A）
H．定值電阻，
I．開關和導線若干
（1）實驗中電流表應選　 　（填“C”或“D”），滑動變阻器應選　 　（填“F”或“G”）；
（2）她想得到一個量程是4V的電壓表，則應將定值電阻　 　（填“”或“”）與毫安表　 　（填“串聯”或“并聯”）；
（3）她測出小風扇伏安特性的曲線如圖所示，發現OA段是直線，其余為曲線，則小風扇電線繞組的電阻是　 　Ω；
【答案】C；F；R3；串聯；2.5
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
10．（2024高一下·江西期末）某同學在探究小燈泡的伏安特性曲線實驗中，所用器材有：燈泡L，量程恰當的電流表A和電壓表V，直流電源E，滑動變阻器R，開關S等，要求燈泡兩端電壓從0開始變化。
（1）某同學已連接如圖1（a）所示的電路，下列說法正確的是 。
A．開始測量前，開關S不應該閉合
B．應該采用電流表內接法
C．開始測量時，滑動變阻器滑片P位置不當，應將其置于a端
D．連接負極與b點的導線是多余的，應該撤除
（2）通過實驗獲得數據，該同學描繪出了如圖1（b）所示的燈泡的U-I圖像，該燈泡常溫下的電阻值約為　 　Ω（結果保留2位有效數字）。
（3）做完實驗后，認識到描繪伏安特性曲線常以電流I作為縱軸，電壓U作為橫軸，于是他又將圖像改為如圖2中的曲線1所示，考慮誤差因素，真實的伏安特性曲線更接近圖2中的曲線　 　（選填“2”或“3”）。
【答案】（1）A
（2）2.5
（3）3
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
11．（2024高三下·沙坪壩月考）我國清潔能源設備生產規模居世界首位。太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的特性。所用的器材包括：太陽能電池板，電源、電流表、電壓表V、滑動變阻器、開關及導線若干。該實驗小組根據實驗得到的數據，描點繪出了如圖乙的圖像。
（1）為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的圖　 　（填“”或“”）。
（2）已知電壓表的量程為3V、內阻為，若要將該電壓表改裝成量程為4V的電壓表，該電表需串聯一個　 　的電阻。
（3）當有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，若把它與阻值為的電阻連接構成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是　 　。（結果保留兩位有效數字）
（4）由圖乙可知，太陽能電池板在沒有光照時（沒有儲存電能）的伏安特性曲線，太陽能電池板沒有光照時（沒有儲存電能）用符號表示，將兩個這樣同規格的電池板接入電路如丁圖所示，已知電源電動勢，內阻，定值電阻，可得每個電池板消耗的功率　 　（保留三位有效數字）。
【答案】a；10；80（78~82）；2.62（2.55~2.70）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
12．（2024高二下·成都期末）某同學探究一個工作電壓在之間的LED燈珠的伏安特性，可用器材有：電源（電動勢為，內阻不計）；電流表A（量程為，內阻約為）；電壓表V（量程為，內阻為）；滑動變阻器R（最大阻值可選或）；定值電阻（阻值可選或）；開關S及導線若干。
（1）為使實驗結果盡可能準確，實驗電路的原理圖應選擇下圖中的　 　（填“甲”或“乙”），圖中R應選最大阻值為　 　（填“”或“”）的滑動變阻器，應選阻值為　 　（填“”或“”）的定值電阻。
（2）記錄多組電壓表V的示數U和電流表A的示數I，描繪出圖像如圖丙所示，由實驗曲線可知，當電流表示數為時，小燈珠的實際功率約為　 　W（計算時可忽略電表內阻對電路的影響，保留2位有效數字）。
（3）若將這個小燈珠與電動勢為、內阻為的電源和阻值為的定值電阻串聯構成閉合回路，則小燈珠的實際功率約為　 　W（保留2位有效數字）。
【答案】（1）甲；；
（2）
（3）
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
四、直擊高考 達成素養
13．（2023·全國甲卷）某同學用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內阻約為6kΩ，電流表內阻約為1.5Ω，實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇。
（1）實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖(c)所示，該同學選擇的電路圖是圖(　 　)(填“a”或“b")。
（2）若選擇另一個電路圖進行實驗，在圖（c）上用實線畫出實驗中應得到的關系曲線的示意圖。
【答案】（1）a
（2）解：若選用b進行實驗，當小燈泡正常發光時，電流表示數為0.5A，而電壓表示數要大于6V，所以圖像如圖實線所示：
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）由c圖知，電壓時對應的電流，此時燈泡的電阻，小燈泡正常發光時的電阻：，根據知，只有選擇電流表外接法，即a才能符合題。
【分析】（1）根據，結合圖像選擇；
（2）若選用b進行實驗，當小燈泡正常發光時，電流表示數為0.5A，而電壓表示數要大于6V。
14．（2021·全國甲卷）某同學用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有：
小燈泡（額定電壓2.5V，額定電流0.3A）
電壓表（量程300mV，內阻300 ）
電流表（量程300mA，內阻0.27 ）
定值電阻R0
滑動變阻器R1（阻值0-20 ）
電阻箱R2（最大阻值9999.9 ）
電源E（電動勢6V，內阻不計）
開關S、導線若干。
完成下列填空：
（1）有3個阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0~300mA的U-I曲線，R0應選取阻值為　 　Ω的定值電阻；
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的　 　（填“a”或“b”）端；
（3）在流過電流表的電流較小時，將電阻箱R2的阻值置零，改變滑動變阻器滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數U、I，結果如圖（b）所示。當流過電流表的電流為10mA時，小燈泡的電阻為　 　Ω（保留1位有效數字）；
（4）為使得電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V，該同學經計算知，應將R2的阻值調整為　 　Ω。然后調節滑動變阻器R1，測得數據如下表所示：
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）由圖（b）和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻　 　（填“增大”“減小”或“不變”）；
（6）該同學觀測到小燈泡剛開始發光時流過電流表的電流為160mA，可得此時小燈泡電功率W1=　 　W（保留2位有效數字）；當流過電流表的電流為300mA時，小燈泡的電功率為W2，則 =　 　（保留至整數）。
【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）已知電路中的電動勢E=6V，小燈泡的額定電壓為UV=2.5V；為了避免燈泡兩端的電壓過大，其定值電阻兩端的電壓為 ，已知燈泡的額定電流為I=0.3A；
根據歐姆定律可得：，
根據R0的計算結果且考慮其他用電器的電阻，R0應選取阻值為10Ω；
（2）滑動變阻器在回路中選擇分壓式接法，開關閉合前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的a端，使上面的支路分得的電壓等于0；
（3）當電阻箱的阻值為0時，電壓表其讀數為燈泡兩端的電壓，由圖可知當流過電流表的電流為10mA時，電壓為7mV，根據歐姆定律可得：小燈泡的電阻為
（4）為了使電壓表滿偏時對應燈泡兩端的電壓為3V，則需要把原來的電壓表量程擴大為3V，由題知電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V時，根據串聯電路的電流特點有：
解得
（5）當小燈泡的電流不斷增加時，從坐標點和原點的連線斜率變大，根據k= ，斜率變大時燈絲的電阻增大；
（6）由于改裝后其電壓表的量程為原來的10倍，根據表格可知當電流為160mA時，電壓表的示數為46mV，根據改裝后的電壓表量程可得小燈泡兩端電壓為0.46V，根據功率的表達式W=IU，則此時小燈泡電功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
同理可知當流過電流表的電流為300mA時，小燈泡兩端電壓為2.5V，根據功率的表達式W=IU，此時小燈泡電功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小燈泡的額定電壓，結合電動勢的大小可以判別定值電阻需要分擔的電壓，結合歐姆定律可以求出定值電阻的大小；
（2）為了保護電路其滑動變阻器的滑片應該打在a端；
（3）利用圖像可以得出燈泡的電壓和電流，結合歐姆定律可以求出燈泡電阻的大小；
（4）利用電壓表滿偏時燈泡兩端的電壓為3V，結合歐姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用圖像坐標和原點連線的斜率變大可以判別電阻不斷增大；
（6）利用圖像電壓和電流可以求出小燈泡電功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。
15．（2021·河北）某同學研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（ ， ），直流電流（ ），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關和導線若干，設計的電路如圖1所示。
（1）根據圖1，完成圖2中的實物連線；
（2）按照圖1連線后，閉合開關，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發現燈絲被燒斷，原因可能是______（單項選擇，填正確答案標號）；
A．電流表短路
B．滑動變阻器的滑片接觸不良
C．滑動變阻器滑片的初始位置在b端
（3）更換小燈泡后，該同學正確完成了實驗操作，將實驗數據描點作圖，得到 圖像，其中一部分如圖3所示，根據圖像計算出P點對應狀態下小燈泡的電阻為　 　Ω（保留三位有效數字）。
【答案】（1）
（2）C
（3）27.0
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）由于滑動變組器使用分壓式接法，根據電路圖所示，其電流表負接線柱要與滑動變阻器a端或b端相連，完成對應的電路圖如圖所示：
（2）由于通過燈泡的電流過大，所以開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷。
A．電流表本身內阻非常小，與燈泡串聯時電阻可以忽略，所以電流短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，所以不會導致其燈泡電流過大，A不符合題意；
B．滑動變阻器滑片接觸不良，其燈泡會處于斷路，則無電流通過小燈泡，小燈泡不會發亮，B不符合題意；
C．當滑動變阻器的滑片開始時置于 端，其外電路所有電壓會加在燈泡兩端，導致小燈泡部分分壓達到最大，通過電流最大，可能會燒斷小燈泡燈絲，C符合題意；
故答案為：C。
（3）根據小燈泡的伏安特性曲線可知在 點時的電壓和電流分別為 ，
根據歐姆定律 可知小燈泡的電阻為
【分析】（1）利用電路圖完成實物圖連線；
（2）燈絲被燒壞可能是滑動變阻器分壓過大導致其燈泡兩端的電壓過高；
（3）利用伏安特性曲線可以求出P點的電壓和電流，結合歐姆定律可以求出燈泡的電阻大小。
16．（2020·新課標Ⅱ）某同學要研究一小燈泡L（3.6
V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：電流表A1（量程200 mA，內阻Rg1=10.0 Ω），電流表A2（量程500 mA，內阻Rg2=1.0 Ω）、定值電阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值10 Ω）、電源E（電動勢4.5 V，內阻很小）、開關S和若干導線。該同學設計的電路如圖（a）所示。
（1）根據圖（a），在圖（b）的實物圖中畫出連線。
（2）若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U=　 　，流過小燈泡的電流I=　 　。為保證小燈泡的安全，I1不能超過　 　mA。
（3）實驗時，調節滑動變阻器，使開關閉合后兩電流表的示數為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應的I1和I2。所得實驗數據在下表中給出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根據實驗數據可算得，當I1=173
mA時，燈絲電阻R=　 　Ω（保留1位小數）。
（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于　 　Ω（保留1位小數）。
【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知識點】描繪小燈泡的伏安特性曲線
【解析】【解答】（1）根據電路圖連接實物圖如圖所示
；（2）①根據電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表A1和R0的總電壓，故根據歐姆定律有 ②根據并聯電路特點可知流過小燈泡的電流為 ③因為小燈泡的額定電壓為3.6V，故根據題目中已知數據代入①中可知I1不能超過180mA；（3）根據表中數據可知當I1=173mA時，I2=470mA；根據前面的分析代入數據可知此時燈泡兩端的電壓為U=3.46V；流過小燈泡的電流為I=297mA=0.297A；故根據歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為 （4）要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V，而電流表A1不能超過其量程200mA，此時結合①有
解得 ，即要完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于 。
【分析】（1）結合電路圖，根據電流的方向連接實物圖即可；
（2）利用歐姆定律和并聯電路電流規律求解電壓和電流即可；
（3）結合表格中的電流值求解燈泡兩端的電流和電壓，利用歐姆定律求解電阻即可；
（4）燈泡與電流計并聯，兩支路并聯，電壓相等，根據燈泡的額定電壓和電流計的量程列方程求解電阻的最小值即可。
1 / 1

展開更多......

收起↑