專題76實驗六：描繪小燈泡的伏安特性曲線

1.（2023.全國?統考高考真題）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6kQ,電流表內阻約為1.5。.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/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，在答題卡所給圖上用實線畫出實驗中應得到的關系曲線的示意圖

【答案】a

【解析】（1）[1]燈泡電阻

zr2

R,=—0=12Q

L3

由U-/圖像可知，當U=6V時，/=0.5A,此時電阻

7?=y=12Q=7?L

可知電表內阻對電路的影響較小，因%>>七,則該同學采用電流表外接法，則該同學選擇的電路圖是圖

(a)。

⑵若選用另一個電路圖即圖（6）實驗，會有

U=Ufr+IRA

則分別代入電流200mA、400mA、500mA,可知對應的電壓應為1.3V、4.0V、6.75V,描點連線有

2.（2017?全國?高考真題）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3.8V,額

定電流0.32A）；電壓表V（量程3V,內阻3kQ）；電流表A（量程0.5A,內阻0.5。）；固定電阻&（阻值

1000Q）；滑動變阻器R（阻值0-9.00）；電源E（電動勢5V,內阻不計）；開關S；導線若干。

（1）實驗要求能夠實現在0~3.8V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖.

（2）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻

（選填“增大”“不變”或“減小”），燈絲的電阻率（選填“增大”“不變’或"減小”）O

（3）用另一電源綜（電動勢4V,內阻1.00。）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調節滑動變阻器R

的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S,在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為Wo（結

果均保留兩位小數）

【答案】增大增大0.39/0.38/0.40

【解析】（1）口］小燈泡的電壓要求從0開始調節，滑動變阻器采用分壓式接法，小燈泡的額定電壓超出電

壓表的量程，需將電壓表與衣。串聯后接入電路，由于小燈泡的電阻比較小，電流表采用外接法，電路圖如

圖所示

（2）[2][3]]-U圖像中隨著電流的增大，圖線上點與原點連線的斜率變小，則小燈泡的電阻增大，根據電

阻定律

R=p—

S

可知燈絲的電阻率增大。

[4]當滑動變阻器R的阻值最大為9。時，電路中電流最小，小燈泡功率有最小值。根據閉合電路歐姆定律

得

E=U+I（R+r）

可得

。=-10/+4

在小燈泡的伏安特性曲線圖中，再畫此時小燈泡的/-。圖線，如圖

取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點:

-=1.78V

=0.221A

則小燈泡的最小功率為

耳=UJ-0.39W

3.（2021?全國?高考真題）某同學用圖3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0.27O）

定值電阻凡

滑動變阻器R/（阻值0-20。）

電阻箱&（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：

圖（a）

（1）有3個阻值分別為100、20。、30。的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0~300mA的

曲線，凡應選取阻值為。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%”或“6”）端；

（3）在流過電流表的電流較小時，將電阻箱&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（6）所示。當流過電流表的電流為10mA時，小燈泡的電阻為C（保

留1位有效數字）；

1//mA

圖(b)

（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，應將此的阻值調整為

Qo然后調節滑動變阻器Q,測得數據如下表所示：

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0

//mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0

（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尸尸W

（保留2位有效數字）；當流過電流表的電流為300mA時，小燈泡的電功率為尸2,則9=（保留至

整數）。

【答案】10a0.72700增大0.0074100

【解析】（1）口］因為小燈泡額定電壓2.5V,電動勢6V,則滑動滑動變阻器時，為了保證電路安全，需要定

值電阻分擔的電壓

U=6V—2.5V=3.5V

則有

35V

凡=」一二11.7。

”0.3A

則需要描繪小燈泡在0~300mA的伏安特性曲線，即&應選取阻值為10J1；

（2）⑵為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的。端;

（3）［3］由圖可知當流過電流表的電流為10mA時，電壓為7mV,則小燈泡的電阻為

7x10-3

R=Q=0.7Q

10x10-3

（4）［4］由題知電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V時，有

30.3

R]+RvR、

解得

居=2700C

（5）［5］由圖（6）和表格可知流過小燈泡電流增加，圖像中與變大，則燈絲的電阻增大;

（6）⑹根據表格可知當電流為160mA時，電壓表的示數為46mV,根據（4）的分析可知此時小燈泡兩端

電壓為0.046V,則此時小燈泡電功率

P7=0.046VX0.16A-0.0074W

⑺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,此時小燈泡電功率

P2=2.5VX0.3A=0.75W

故有

73。。

4.（2021?河北?高考真題）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（6.3V,0.15A）,

直流電源（9V）,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。

V

(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6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。(保留三位有效數字)。

【答案】C27.0

【解析】(1)川電流表負極與滑動變阻器的右端的b位置連接，如圖

b

(2)[2]開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷，說明通過小燈泡的電流過大。

A.電流表內阻非常小，短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，與燈絲燒斷無關，A錯誤；

B.滑動變阻器滑片接觸不良，無電流通過小燈泡，B錯誤；

C.滑動變阻器的滑片開始時置于6端，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正確；

故選C。

(3)根據小燈泡的伏安特性曲線可知在P點時的電壓和電流分別為

U=2V,/=74mA

根據歐姆定律I=匕可知小燈泡的電阻為

R

5.(2020.江蘇?統考高考真題)某同學描繪一種電子元件的/-。關系圖象，采用的實驗電路圖如題圖1所

示，V為電壓表,

mA為電流表，￡為電源(電動勢約6V),R為滑動變阻器(最大阻值20C),當為定值電阻，S為開關。

電壓表

圖2

(1)請用筆畫線代替導線，將題圖2所示的實物電路連接完整

(2)調節滑動變阻器，記錄電壓表和電流表的示數如下表:

電壓U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750

電流//mA0.000.100.250.601.704.307.50

請根據表中的數據，在方格紙上作出該元件的/-U圖線，

1

0.10.20.30.40.50.60.70.8

(3)根據作出的/-U圖線可知，該元件是(選填“線性”或“非線性”)元件。

(4)在上述測量中，如果用導線代替電路中的定值電阻會導致的兩個后果是

A.電壓和電流的測量誤差增大

B.可能因電流過大燒壞待測元件

C.滑動變阻器允許的調節范圍變小

D.待測元件兩端電壓的可調節范圍變小

【答案】非線性元件BC

【解析】(1)口]根據題意連接電路如圖

電壓表

(2)⑵根據表格中數據描點，并用平滑的曲線連接各點如圖

⑶[3]根據圖像可知該元件是非線性元件。

(4)[4]AB./-。圖線上某點與原點連線的斜率為4，根據元件的特性可知，當電壓超過一定數值時，電流

會急劇增大，所以電阻會急劇減小，若用導線代替凡，電流急劇增大，可能會燒壞待測元件，對電流表和

電壓表的測量誤差無影響，A錯誤，B正確；

CD.根據圖像可知待測元件的電壓范圍小于IV,而電源電動勢為6V,因為待測元件兩端電壓非常小，如

果用導線代替凡，會導致滑動變阻器的調節范圍變得非常小，難以調節，C正確，D錯誤。

故選BC。

6.（2020?全國?統考高考真題）某同學要研究一小燈泡L（3.6V,0.30A）的伏安特性。所用器材有：電流

表Ai（量程200mA,內阻&尸10.0。），電流表A2（量程500mA,內阻&2=1.0。）、定值電阻&（阻值

Ro=lO.O。）、滑動變阻器R/（最大阻值10。）、電源E（電動勢4.5V,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）若刀、/2分別為流過電流表Ai和A2的電流，利用//、〃、&/和心寫出：小燈泡兩端的電壓U=

流過小燈泡的電流/=o為保證小燈泡的安全，//不能超過______mAo

（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h和b,所得實驗數據在下表中給出。

h/mA325585125144173

/2/mA171229299379424470

根據實驗數據可算得，當Z;=173mA時，燈絲電阻R=Q（保留1位小數）。

（4）如果用另一個電阻替代定值電阻Ro,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Q（保留1位小數）。

【答案】從《盧I2-It18011.68.0

【解析】（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Ai和&的總電壓，故根據歐姆定律有

U=[(%+凡)

②根據并聯電路特點可知流過小燈泡的電流為

a

③因為小燈泡的額定電壓為3.6V,故根據題目中已知數據帶入①中可知//不能超過180mA；

(3)根據表中數據可知當//=173mA時，/2=470mA；根據前面的分析代入數據可知此時燈泡兩端的電壓為

t7=3.46V；流過小燈泡的電流為/=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Ai不能超過其量程200mA,

此時結合①有

3.6=0.2?(106)

解得&=8。，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80。

7.(2020?浙江?高考真題)(1)小明同學用多用電表測量一未知電阻器的阻值。經過規范操作后，所選歐姆

擋倍率及指針位置分別如圖甲、乙所示，則此電阻器的阻值為Q

(2)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中：

①如圖丙所示，已經連接了一部分電路，請在答題紙上對應位置將電路連接完整_____o

②合上開關后，測出9組/、U值，在/-。坐標系中描出各對應點，如圖丁所示。請在答題紙對應位置的

圖中畫出此小燈泡的伏安特性曲線O

③與圖丁中P點對應的狀態，小燈泡燈絲阻值最接近。

A.16.7QB.12.4QC.6.20

圖乙

圖丙

1.002.003.00

圖丁

【答案】1750(1700-1800)C

1.002.003.00

【解析】（1）[1]阻值為歐姆表盤讀數乘以倍率:

17.5xlOOQ=175OQ

（2）①⑵根據圖丁可知電壓表選擇。到3V量程即可，數據從0開始測量，滑動變阻器采用分壓接法:

②⑶用平滑曲線畫出伏安特性曲線:

③⑷根據圖像結合歐姆定律:

所以C選項的電阻較為接近。

8.（2019?浙江?高考真題）小明想測額定電壓為2.5V的小燈泡在不同電壓下的電功率的電路.

（1）在實驗過程中，調節滑片P,電壓表和電流表均有示數但總是調不到零，其原因是的一導線沒有連

接好（圖中用數字標記的小圓點表示接線點，空格中請填寫圖中的數字，如“7點至8點”）；

（2）正確連好電路，閉合開關，調節滑片P,當電壓表的示數達到額定電壓時，電流表的指針如圖所示，

則電流為A,此時小燈泡的功率為W

（3）做完實驗后小明發現在實驗報告上漏寫了電壓為1.00V時通過小燈泡的電流，但在草稿紙上記錄了下

列數據，你認為最有可能的是一

A.0.08AB.0.12AC.0.20A

【答案】1點至4點0.300.75C

【解析】（1）在實驗過程中，調節滑片P,電壓表和電流表均有示數但總是調不到零，其原因是1點至4

點的導線沒有連接好，滑動變阻器相當于接成了限流電路；

（2）由表盤刻度可知，電流表讀數為0.30A；則燈泡的額定功率：P=IU=0.30x2.5W=0.75W；

?U2.51.00

（3）若燈泡電阻不變，則由尺=7=赤=一二，解得L=0.12A,考慮到燈泡電阻溫度越低時阻值越小，

IVzX]

則通過燈泡的電流要大于0.12A,則選項C正確；故選C.

9.（2017?浙江?高考真題）做“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗，要求采用分壓電路，電流表外接.小王的

連接如圖甲所示，閉合開關S前請老師檢查，老師指出圖中標示的①、②兩根連線有一處錯誤，錯誤連線

是（填“①”或“②"）；圖中標示的③、④和⑤三根連線有一處錯誤，錯誤連線是（填“③”“④”

或“⑤”）.小王正確連線后，閉合開關S前，應將滑動變阻器滑片C移到處（填"A”或"B”）.閉合開

關S,此時電壓表讀數為V,緩慢移動滑片C至某一位置時，電流表指針如圖乙所示，電流表的示數為

A.

【答案】@A00.32

【解析】本實驗的等效電路圖如下:

應該采用分壓式、外接法，所以①、④兩根導線有問題.

實驗開始時為了保證實驗儀器的正常使用，需要將C撥到最左端，即A處,開關閉合后，電壓表讀數為0V.

電流表的量程應為0.6A,圖乙中電流表的讀數為0.32A（不需要估讀）.

10.（2016?天津?高考真題）某同學想要描繪標有“3.8V,0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數

據盡量精確，繪制曲線完整，可供該同學選用的器材除了開關、導線外，還有:

電壓表Vi（量程0~3V,內阻等于3kQ）

電壓表V2（量程0~15V,內阻等于15kQ）

電流表Ai（量程0~200mA,內阻等于10Q）

電流表A2（量程0~3A,內阻等于0.1Q）

滑動變阻器R/（0?10。，額定電流2A）

滑動變阻器上（0?1kQ,額定電流0.5A）

定值電阻總（阻值等于1。）

定值電阻&（阻值等于10Q）

定值電阻尺（阻值等于IkQ）

電源E（E=6V,內阻不計）

（1）請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁.

(2)該同學描繪出的7-U圖象應是下圖中的___________.

【解析】①用電壓表Vi和R5串聯，可改裝成量程為U=%(q+E)=4V的電壓表；用電流表Ai與R4

rVi

并聯可改裝為量程為/=〃+■=04A的電流表；待測小燈泡的阻值較小，故采用電流表外接法；為使

曲線完整，滑動變阻器應采用分壓接法，故選擇總阻值小的Ri,電路如圖:

②小燈泡燈絲的電阻隨溫度升高而變大，故該同學描繪出的I-U圖線應該是B.

【點睛】此題考查了探究小燈泡的伏安特性曲線的實驗；此題的難點在于題中所給的電表量程都不適合，

所以不管是電流表還是電壓表都需要改裝，所以要知道電表的改裝方法；改裝成電壓表要串聯分壓電阻；

改裝成電流表要并聯分流電阻；其他部分基本和課本實驗一樣.

11.(2015?福建?高考真題)某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖甲所示，

現已完成部分導線的連接.

(1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫

線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接：

UN

(2)某次測量，電流表指針偏轉如圖乙所示，則電流表的示數為A；

(3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據圖線判斷，將只相同的小電珠并聯后，直接

與電動勢為3V、內阻為1。的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為

W(保留小數點后兩位).

0.4442.22-2.28

【解析】(1)滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數從零開始逐漸增大，則滑動變阻器采

用分壓接法，實物圖如圖所示；

(2)由圖知電流表量程為0.6A,所以讀數為0.44A；

(3)電源內阻為1歐，所以當外電路總電阻等于電源內阻時，消耗電功率最大，此時外電路電壓等于內電

壓等于L5V,由圖知當小電珠電壓等于L5V時電流約為0.38A,此時電阻約為R=0=3.950,并聯后的總

電阻為1歐，所以需要4個小電珠，小電珠消耗的總功率約為尸=