2016高考一轮复习实验练习：描绘小灯泡的伏安特性曲线测试
实验一 测小灯泡伏安特性曲线
实验一：测量小灯泡的伏安特性曲线一、实验原理根据伏安法测电阻，测出多组U-I值，然后做出U-I图像。
线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率是线性元件的电阻；非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线。
二、实验的考察层次层次1：仪器的读数（电压表和电流表的读数）层次2：实验电路图。
滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。
层次3：仪器的选择：滑动变阻器选小电阻。
层次4：数据处理。
设计坐标，做U-I图像，或者I-U图像，计算电阻。
层次5：电表量程不够时需要改装电表（改装电压表所需的电阻与电压表内阻几乎相当，改装电流表所需的电阻与电流表内阻几乎相当）【2016 天津与2012 四川相似度很高】三、高考题呈现的特点1.主要考察了电路图的分压接法电路图及实物图的连接。
2.仪器的选择问题，滑动变阻器的选择【电压表根据小灯泡的额定电压选择，电流表根据小灯泡的额定电流选择，滑动变阻器选小电阻】3.内外接法的误差分析4.根据测出的数据做U-I图像（注意图像都是曲线）【典型立体剖析】考点1：实验原理和仪器选择★★[例1]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A．小灯泡：规格为“3.8 V0.3 A”B．电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.5 ΩC．电流表：量程0～3 A，内阻约为0.1 ΩD．电压表：量程0～5 V，内阻约为5 kΩE．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 AF．电池组：电动势6 V，内阻约为1 ΩG．开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节，因此电流表应选________．(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将如图所示的器材连成实物电路．答案(1)B(2)见解读图解读(1)因小灯泡的额定电流为0.3 A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选B.(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物电路如图乙所示．★★[例2]有一个小灯泡标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)．(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．解读因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用如图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．答案(1)描绘小灯泡的I—U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E (3)如下图所示．考点2：数据处理及误差分析★★★【例3】图中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材．（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图1中的实验电路图连接完整．（2）开关S闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于_____端．（选填“A端”、“B端”或“AB中间”）（3）实验中测得有关数据如下表：根据表中的实验数据，在图2中画出小灯泡的I-U特性曲线．【说明】：1.实验原理图2.数据描点，画图★★【例4】用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡标有“6 V 3 W”的字样，铅蓄电池的电动势为8 V，滑动变阻器有两种规格：R1标有“5 Ω2 A”，R2标有“100 Ω20 mA”．各电表的量程如图甲所示．测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．(1)滑动变阻器应选用__________；分压接法选小电阻(2)用笔画线代替导线，把图甲中的实物连成实验电路(有部分连线已接好)；(3)测量时电压表示数如图乙所示，则U＝________ V；(4)某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的I－U图像．分析图像不是直线的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案(1)R1(2)实验电路如图所示(3)4.0(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大解读(1)由于电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如果选用R2，滑动变阻器中的电流会超过20 mA，故选R1.(2)实验电路中电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法．(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大．【高考题赏析】1.★【2009 天津 3 6】为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图甲所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。
Ⅱ (滑动变阻器的接法、限流、分压) 描绘小灯泡的伏安特性曲线
创新实验
例 3 (2010· 浙江理综)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中， 某同学测得电流—电压的数据如下表所示： 电流 I/mA 电压 U/V 0.04 0.08 0.21 0.54 1.30 2.20 3.52 4.77 6.50 9.12 11.46 2.7 5.4 12.4 19.5 27.8 36.4 47.1 56.1 69.6 81.7 93.2
图5
器材(代号) 电流表(A1) 电流表(A2) 电压表(V1) 电压表(V2) 滑动变阻器 (R1) 滑动变阻器 (R2) 直流电源(E) 开关(S) 导线若干
规格 量程 0～50 mA，内阻约为 50 Ω 量程 0～200 mA，内阻约为 10 Ω 量程 0～3 V，内阻约为 10 kΩ 量程 0～15 V，内阻约为 25 kΩ 阻值范围 0～15 Ω，允许最大电流 1 A 阻值范围 0～1 kΩ， 允许最大电流 100 mA 输出电压 6 V，内阻不计
解析
(1)从题图所给的伏安特性曲线看出，最大电流为
0.14 A，大于电流表 A1 的量程，小于电流表 A2 的量程，所 以电流表选择 A2.图中的最大电压不超过 V1 的量程，且 V1 的测量更精确，所以电压表选择 V1，R1 的最大阻值与所给 E 6 的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且 I1＝ ＝ R1 15 A＝0.4 A<1 A，而 R2 的阻值太大，所以选择 R1.
随堂巩固训练
1．(2010· 安徽理综)太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在 我国上海举办的 2010 年世博会上，大量利用了太阳能 电池． 太阳能电池在有光照时， 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、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．
实验测小灯泡伏安特性曲线
过程探究
1 在连接电路时;为什么要选择恰
当的量程 原则是什么
2 在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡 两端电压时;应注意什么
3 建立直角坐标系时;怎样能恰当的选择坐 标轴的单位长度
实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
实验步骤
1 设计实验电路 2 实物连接
F 滑动变阻器最大阻值为10 Ω;额定电流1 0 A
G 电源电动势为6 0 V;内阻约为1 5 Ω
1实验中所用的电流表应选 ;电压表
选
;
滑动变阻器应选
只需填器材前面的字
母代号
2将图4中的实物连接成实验所需的电路有两
根
导线已经接好 实验开始时;滑动变阻器的滑
片应
该置于最
端 填左或右
答案 1A C F 2实物图如下图所示 左
实验电路图
A
V
实物连接图
4 实验步骤
1用螺旋测微器测金属导线直径;计算 其横截面积S；
2确定电表量程;连接电路；
3用毫米刻度尺测出连入电路中金属 导线的长度；
4将滑动变阻器阻值调至最大后闭合 开关；
5改变滑片位置;读出几组相应的U I 值并计算金属导线的电阻；
6代入测量数据计算金属导线的电阻 率；
大内;小外
滑动变阻器的限流式与分压式接法控制电路
1 电路图：
分压式
下列情况下应选用分 压接法： 1 要求电路中电压电 流从0连续调节; 2 当待测电阻阻值远 大于滑动变阻器的最 大电阻且要求测量多 组数据;
限流式
实验电路原理图
实验器材
• 3 8V;0 3A的小灯泡一个； 4—6V学生电源 利用三节干电池替代学生电源；滑动变阻器
电学实验-描绘小灯泡的伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6 V,3 W”,其他供选择的器材有: 电流表A1（量程3 A,内阻0.2Ω）电流表A2（量程0.6 A,内阻1Ω）电压表V1（量程6 V,内阻20 kΩ）变阻器R1（0～1 000Ω,0.5 A）变阻器R2（0～20Ω,2 A）学生电源E（6 V）开关S及导线若干（1）实验中要求电压表在0～6 V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选 ,变阻器应选 . （2）在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.（3）以下是该实验的操作步骤A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数（U、I）,移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组（U、I）值,共测出12组数据B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线以上各步骤中存在的错误或不妥之处:.将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来 .（4）小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是 .答案（1）A2 R2（2）外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.（3）步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置BCAD（4）随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加【例2】一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了如下实验数据:请你完成下列工作:（1）在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.（2）实验过程中用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器（最大值为30Ω）、电压表（量程15 V,内阻约为104Ω）、电流表（量程0.6 A,内阻约为0.01Ω）,开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.（3）某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:如果灯泡两端的电压增大20 V,那么灯泡中通过的电流一定不会大于0.392 A,你认为他的推论是否正确?（4）如果把该灯泡接到电动势为6 V,内阻为10Ω（内阻恒定）的电源两端,实际消耗的功率是多少?答案（1）、（2）略（3）正确（4）0.738 W【例3】发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.（1）在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.（实验中所用电压表的内阻R V 约为10 k Ω,电流表的内阻R mA 约为100Ω）.（2）在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的I -U 图象.（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0 V ,而电源是由内阻不计、电动势为1.5 V 的两节干电池串联而成的.根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处于最佳状态?答案 （1）由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100 Ω～500Ω之间,与V mA R R r =1 000Ω比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须从0开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图（a ）所示.（2）将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的I -U 图线,如上图（b ）中的曲线所示. （3）83.3Ω1.（2008·上海·18）某同学利用图1所示的电路研究灯泡L 1（6 V ,1.5 W ）、L 2（6 V ,10 W ）的发光情况（假设灯泡电阻恒定）,图2为实物图.图1图2（1）他分别将L 1、L 2接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V 时,发现灯泡均能正常发光.在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整.（2）接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是 .（3）现有如下器材:电源E（6 V,内阻不计）,灯泡L1（6 V, 1.5 W）、L2（6 V,10 W）、L3（6 V,10 W）,单刀双掷开关S,在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路:当单刀双掷开关S与1相接时,信号灯L1亮,右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮;当单刀双掷开关S与2相接时,信号灯L1亮,左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮.答案（1）如下图所示（2）L1电阻（24Ω）比L2电阻（3.6Ω）大得多,所以L2两端分得的电压只有约0.8 V与L2的灯泡的额定电压（6 V）差别太大,故L2实际功率太小,故L2不能发光.（3）如下图所示,当S与1接时,L1与L3串联后与L2并联,由于L1电阻远大于L3电阻,故L3分得的电压很小.L3的实际功率太小,L3不亮.满足题设要求.S与2接时,情况与接1时类似.2.有一个小灯泡标有“6 V,0.6 W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用:A.电压表（0～5 V,内阻10 kΩ）;B.电压表（0～10 V,内阻20 kΩ）;C.电流表（0～0.3 A,内阻1 Ω）;D.电流表（0～0.6 A,内阻0.4 Ω）;E.滑动变阻器（30 Ω,2 A）;F.学生电源（直流9 V）,还有开关、导线.（1）实验中选用电压表应选 ,电流表应选（用序号字母表示）. （2）为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.答案（1）B C（2）见右图3.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:（1）分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的（填“甲”或“乙”）.（2）在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）.（3）如右图所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为A.答案（1）甲（2）见右图变大（3）0.1254.（2009·绥化模拟）某同学用图所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.（1）除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:电流表:A1（量程100 mA,内阻约2Ω）; A2（量程0.6 A,内阻约0.3Ω）.电压表:V1（量程5 V,内阻约5 kΩ）; V2（量程15 V,内阻约15 kΩ）.滑动变阻器:R1（阻值范围0～10Ω）; R2（阻值范围0～2 kΩ）.电源:E1（电动势为1.5 V,内阻约为0.2Ω）; E2（电动势为4 V,内阻约为0.04Ω）.为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 ,电源 .（填器材的符号）（2）根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为Ω;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为Ω,灯泡实际消耗的电功率为W.（3）根据R—U图象,可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的（）答案（1）A2 V1 R1 E2（2）1.5 11.5 0.78 （3）A。
实验测绘小灯泡的伏安特性曲线
6.注意事项 (1)因I－U图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值， 因此滑动变阻器应采用 分压式 接法. (2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 外接 法. (3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标 纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点 应舍去.
图3
(3)请根据(1)中所选电路，把图4中所示的 实验器材用实线连接成实物电路图. 答案
如图所示 图4
二、实验数据的处理
例2 图5甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小 灯泡的额定电压为3 V.
图5 (1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.
答案 解析 见解析图
(2)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最 __左____(选填“左”或“右”)端； ②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压， 记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压； 答案 解析
情况 或R稍大，且电压、电流变 (2)负载电阻的阻值Rx 远大于 滑动
化不要求从零调起
变阻器的总电阻R
三、测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.实验原理
用 电流表 测出流过小灯泡的电流，用 电压表 测出
小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系
中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来，
即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图2所示.
图2
2.实验器材
学生电源(4～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、 滑动变阻器 、电压表、 电流表 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.
3.实验步骤 (1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的 量程 ，按图3所示 的电路图连接好实物图.(注意开关应 断开 ，滑动变阻器与小灯泡并联部 分电阻为 零 ) (2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数， 记录一组电压U和电流I. (3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.
7实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)为了使实验误差尽可能小,应选用的电流表是 ,电压表是 .
(2)若该同学已正确选用器材,并连接好部分实验
电路.如图2所示,请在图中完成其余的电路连接, 要求小灯泡两端的电压能在 0~2.5 V范围连续变 化,且尽可能减少实验误差.
图2
(3)该同学在正确完成实验后得到如图3所示的伏安 特性曲线,他从图线中得到“通过小灯泡的电流随电
图10
现有器材:直流电源E(电动势4.5 V,内阻不计);电 压表V(量程4.5 V,内阻约为4×104 Ω );电流表A1
(量程250 mA,内阻约为2 Ω );电流表A2(量程500 mA,
内阻约为1 Ω ),滑动变阻器R(最大阻值约为30 Ω ), 电键S,导线若干. 如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选 用的电流表是 ,上面两个电路应该选用的
【实验器材】 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导 线、开关、坐标纸. 【实验步骤】 1.连接电路
将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、
开关用导线连接成如图1所示电路.
图1
2.测出小灯泡在不同电压下的电流
(1)闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到最左端,
以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化;同时, 这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而 烧坏灯丝. (2)移动滑动变阻器触头的位置,测出12组不同的
(4)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时,小灯
泡的最大电阻是 (保留三位有效数字). (5)通过小灯泡的电流等于零时,小灯泡的电阻约为 Ω. Ω ,最大电功率是 W
答案
(1)如下图所示
(2)如下图所示
(3)6.25
10.79
随着电压的增大,通过小灯泡的
二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
二、描绘小灯泡的伏安特性曲线——2024届一轮复习高考物理电学实验训练1.某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V，额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。
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I U-关系曲线的示意图。
2.某实验小组的同学计划描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供了如下实验器材。
A.标有“12 V 6 W”的小灯泡B.电流表A（量程为300μA，内阻为200Ω ）C.电压表V（量程为3 V，内阻为kΩ3 ）D.电阻箱1(0999.9Ω)R~E.电阻箱2(09999.9Ω)R~F.滑动变阻器3R（0~5Ω ，允许通过的最大电流为5 A）G.滑动变阻器4R（0~50Ω ，允许通过的最大电流为0.01 A）H.电源E（电动势为15 V，内阻较小）I.单刀单掷开关一个、导线若干（1）为了完成实验，需将电流表改装成量程为0.6 A 的电流表，则电阻箱1R 应调为______Ω，若将电压表的量程扩大到12 V ，则电阻箱2R 应调为______Ω；滑动变阻器应选择（填实验器材前的字母序号）。
（2）为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，该小组的同学设计了如图所示电路，其中X 为______,Y 为______。
（填实验器材前的字母序号）（3）某次实验时，电流表的读数为180μA ，电压表的读数为2.07 V ，此时小灯泡L 的阻值为_______Ω。
（结果保留3位有效数字）3.某同学要描绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选择A.电池组（电动势4.5 V ，内阻约为1 Ω）；B.电压表（量程为0~15 V ，内阻约为3 kΩ）；C.电流表1A ，量程为0~20 mA ，内电阻120Ωr =；D.电流表2A ，量程为0~300 mA ，内电阻28Ωr ≈；E.定值电阻0R ，阻值为180 Ω；F.滑动变阻器1R （最大阻值20 Ω，额定电流1 A ）；G.滑动变阻器2R （最大阻值2000 Ω，额定电流0.3 A ）；H.开关一个、导线若干。
描述小灯泡的伏安特性曲线(三)-解析版
描述小灯泡的伏安特性曲线（三)一、实验题1．某研究性学习小组的同学欲做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验.已知所用小灯泡的额定电压和额定电流分别为3.0V、0.6A，实验使用的直流电源的电动势为4.0V内阻忽略不计，实验的器材规格如下a.电流表A1（量程0～0.6A，内阻约5Ω）b.电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）c.滑动变阻器R1（阻值0～10，额定电流1A）请回答下列问题：（1）根据实验器材应该使用电流表________接法.（2）根据所选的实验器材，请设计合理的电路原理图来完成该实验________.（3）该研究性学习小组的同学用设计好的电路测得了通过该小灯泡的电流I和该小灯泡两端的电压U如图所示，通过小灯泡的电流为_______A,小灯泡两端的电压为_______V，由欧姆定律计算得到的小灯泡的电阻值_______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值.（4）该研究性学习小组的同学通过设计好的电路得到了多组实验数据，并根据得到的多组数据在坐标系中描点画图，如图所示，该图线向下弯曲，其原因是________________.【答案】外0.50 2.60 小于小灯泡的电阻随温度的升高而增大【解析】【详解】（1）（2）[1][2]描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由表中实验数据可知，灯泡最大电阻约为：3R==Ω50.6电压表内阻约为3kΩ，灯泡电阻阻值远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示：（3）[3][4]由图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.50A；电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.60V。
[5]由于电压表的分流作用，所以电流表的示数比流经灯泡的电流偏大，故根据欧姆定律：U=RI测量电阻偏小，即计算得到的小电珠的电阻值小于真实值；（4）[6]I-U图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可知，电阻随着电压的增大而增大，其原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大。
高考实验专题：描绘小灯泡伏安特性曲线--解析版
描绘小灯泡伏安特性曲线—解析版1.〔2021全国理综I〕某同学探讨小灯泡的伏安特性，所运用的器材有：小灯泡L〔额定电压3.8V，额定电流0.32A〕：R〔阻值1000ΩΩ〕；电源E〔电动势5V，内阻不计〕；开关S；电压表V〔量程3V，内阻3kΩΩ〕;固定电阻导线假设干。
〔1〕试验要求能够实现在0~3V的范围内对小灯泡的电压进展测量，画出试验电路原理图。
〔2〕试验测得小灯泡伏安特性曲线如图〔a〕所示。
〔1〕由试验曲线可知，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〞〕。
EΩ〕和题给器材连接成图〔b〕所示的电路。
调整滑动变阻器R的阻值，可以变更小灯泡的〔2〕用另一电源实际功率。
闭合开关S，在R的变更范围内，小灯泡的最小功率为_____W，最大功率为_______W.〔结果均保存两位小数〕【参考答案】〔1〕电路如图〔2〕当滑动EΩ〕的伏安特性曲线，如图中曲线II所示，与小灯泡变阻器接入电路中的电阻为零时，在图〔a〕中画出电源伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的最大功率，最大功率为P max=UI=3.62×0.318=1.17W。
2．〔2021广西五市考前联考〕在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的试验中，需测量一个标有“3V ，1.5W 〞灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： 直流电源〔电动势3.0V ，内阻不计〕电流表1A 〔量程3A ，内阻约0.1Ω〕 电流表2A 〔量程600mA ，内阻约5Ω〕 电压表1V 〔量程3V ，内阻约3kΩ〕 电压表2V 〔量程15V ，内阻约200kΩ〕滑动变阻器1R 〔阻值0~10Ω，额定电流1A 〕 滑动变阻器2R 〔阻值0~1kΩ，额定电流300mA 〕〔1〕在该试验中，电流表应选择_________〔填“1A 〞或“2A 〞〕，电压表应选择________〔填“1V 〞或“2V 〞〕，滑动变阻器应选择________〔填“1R 〞或“2R 〞〕〔2〕某同学用导线a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 连接成如图甲所示的电路，假设用该电路测得灯泡的工作电压U 和电流I ，依据UR I计算此时灯泡的，那么灯泡电阻的测量值________真实值〔填“大于〞、“等于〞或“小于〞〕。
实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)实验中电源应选用________；电流表应选用 ________．
(2)在下面虚线框中画出实验电路图．可用的器材 有：电压表、电流表、滑线变阻器(阻值变化范围 0～10 Ω)、电源、小灯泡、开关、导线若干．
(3)在下面坐标中画出小灯泡的U－I曲线．
(4)若将本题中的小灯泡接在电动势是1.5 V、内阻 是1.0 Ω的电池两端，问小灯泡的实际功率是多少？ (简要写出求解过程，若需作图，可直接画在坐标 系中)
(1)安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电 压表等的电流不能超过其允许的额定电流．
(2)精确性原则：根据实验的需要，选取精度合 适的仪器，以尽可能的减小实验误差．电压表、 电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一．
(3)操作方便：实验时要调节方便，易于 操作，比如对滑动变阻器，如果是用分 压法连入电路的，则应选用小阻值的滑 动变阻器，只有这样，在移动滑片时， 相应的用电器上的电压变化才会明显； 如果选用大阻值的滑动变阻器，就会出 现在移动滑片时，刚开始时用电器上的 电压几乎不变，过了某位置后又突然增 大的现象，不易操作．
小灯泡 L，“3.8 V,0.3 A” 电压表 V，量程 0～5 V，内阻 5 kΩ 电流表 A1，量程 0～100 mA，内阻 4 Ω 电流表 A2，量程 0～500 mA，内阻 0.4 Ω 滑动变阻器 R1，最大阻值 10 Ω，额定电流 1.0 A 滑动变阻器 R2，最大阻值 5 Ω，额定电流 0.5 A 直流电源 E，电动势约为 6 V，内阻约为 0.5 Ω
学生电源(4～6 V直流)、小灯泡(4 V、0.7 A或 3.8 V、0.3 A)，电流表(内阻较小)、电压表(内 阻很大)，开关和导线、滑动变阻器、坐标 纸．
一、实验步骤
1.将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电 源、开关用导线连接成如右图所示电路．
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实验练习
1.
(2012·湖南浏阳高二检测)用多用电表欧姆挡(×100)测试三只晶体二极管，其结果依次如
图甲、乙、丙所示．图______中的二极管是好的，该二极管的正极是____端．
甲 乙 丙
2.
（2008年宁夏卷）右图为一正在测量中的多用电表表盘.
（1）如果是用×10Ω档测量电阻，则读数为 Ω。
（2）如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。
（3）如果是用直流5 V档测量电压，则读数为 V。
3.
(2012·深圳调研)有一个额定电压为2.8 V，功率约为0.8 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这
个灯泡的I－U图线，有下列器材供选用：
A．电压表(0～3 V，内阻6 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻30 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻0.1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，5 A)
F．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A)
G．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)
(1)用如图所示的电路进行测量，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)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电
阻为________Ω.
(3)若将此灯泡与电动势6 V、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________Ω的电阻．
4.
在"描绘小电珠的伏安特性曲线"实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图所示方式连
接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：
(1)若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小电珠不亮，
则断路的导线为________．
(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小电珠亮，
则断路的导线为________．
(3)若反复调节滑动变阻器，小电珠亮度发生变化，但电压
表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为
________．
5.
(2010年海淀模拟)图甲为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I－U图线实验电路图．
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(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接成完整实验电路．
(2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填"A端"、"B端"或"AB正
中间")．
(3)已知小电珠灯丝在27 ℃时电阻值约为1.5 Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比
(热力学温度T与摄氏温度t的关系为T＝273＋t)，根据图画出的小灯泡I－U特性曲线，估
算该电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为________℃(保留两位有效数字)．
6.
【2014·浙江卷】小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。
（1）图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。
（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、
电压数据描到U-I图上，如图2所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_______
（填"О"或"Х"）表示的。
（3）请你选择一组数据点，在图2上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为______Ω。
7.
有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样
品长L约为3cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无
法直接测量。现提供以下实验器材：
A．20等分刻度的游标卡尺 B．螺旋测微器
C．电流表A1（量程50mA，内阻r1=100Ω）D．电流表A2（量程100mA，内阻r2大约为40Ω）
E．电流表A3（量程3A，内阻r3大约为0.1Ω） F．滑动变阻器R（0-10Ω，额定电流2A）
G．直流电源E（12V，内阻不计） H．导电材料样品Rx（长L约为3cm，电阻Rx约为100Ω）
I．开关一只，导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
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（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L=____________mm；用螺旋测微
器测得该样品的外径如图乙所示，其示数D=____________mm。
（2）请选择合适的仪器，画出最佳实验电路图，并标明所选器材前的字母代号。
（3）用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d=____________。
8.
【2015广东】某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内
阻约为3k）、电流表（内阻约为1）、定值电阻等。
①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择"×1"欧姆档测量，示数如图15（a）所示，读数为
。据此应选择图15中的 （填"b"或"c"）电路进行实验。
②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐
（填"增大"或"减小"）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。
③图16（a）是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件 （填"X"或"Y"）是非
线性元件。
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值
21R
的定值电阻，测量待测电池组的电动势
E和电阻r，如图16（b）所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，
利用图16（a）可算得E= V，r= （结果均保留两位有效数字，视电
压表为理想电压表）。
9.
（2009年上海物理）（1）用多用表的欧姆档测量阻值约为几十k的电阻Rx，以下给出
的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为正确的步骤前
的字母按合理的顺序填写在下面的横线上______ _______。
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘
上欧姆档的零刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，
读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆档1k
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d．旋转S使其尖端对准欧姆档100
e．旋转S使其尖端对准交流500V档，并拔出两表笔
根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为___________。
（2）（多选题）下述关于用多用表欧姆档测电阻的说法中正确的是（ ）（4分）
（A）测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的档位，重新调零后
测量
（B）测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
（C）测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
（D）测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
10.
为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：
①待测干电池（电动势约1.5V，内阻约1.0Ω） ②电流表G（满偏电流3.0mA，内阻150Ω）
③电流表A（量程0～0.60A，内阻未知） ④滑动变阻器R1（0～20Ω，2A）
⑤滑动变阻器R2（0～1000Ω，1A） ⑥定值电阻R
3
=900Ω
⑦开关和导线若干
（1）为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是 .
（填仪器代号）
（2）请在图甲方框中画出实验电路原理图.
（3）图乙为某同学根据正确的电路图作出的I1-I2图象（I1为电流表G的示数，I2为电流表A
的示数），由该图象可求出被测干电池的电动势E= V，内电阻r= Ω.
11.
（2014•涿州市校级模拟）某同学用两个电压表测量电源的电动势和内电阻，他设计的电
路如图所示．
（1）请完成实验时"连接电路"之后和"整理器材"之前的实验步骤：
①闭合开关 ，读出电压表 的示数 ；
② 开关 ，读出电压表 的示数 ；
③断开开关．
（2）电源电动势的测量值为 （用第（1）问中你填的物理量表示），这种方法
（填"有"或"没有"）系统误差．