实验17 描绘伏安特性曲线（4大核心考点+5大创新考法）-【实验攻略】2025年高考物理必考实验重难点突破

实验17 描绘伏安特性曲线 目 录 01 新高考命题热点 02 核心考点综述 1）实验器材 ①电源 ②电表 ③滑动变阻器 ④小灯泡 2）操作流程规范 ①电路连接步骤 ②数据采集规范 ③温度控制策略 3）常见故障诊断 4）安全操作要点 ①电压限制 ②散热措施 ③电源管理 03 典型真题精练 04 创新实验新考法 1）多变量控制实验 2）描绘太阳能电池板的伏安特性曲线 3）描绘未知元件的伏安特性 4）描绘LED灯的伏安特性 5）描绘压敏电阻的伏安特性 05 分层强化训练 1.非线性元件的综合分析 结合半导体器件（如二极管、热敏电阻）考查非线性伏安特性曲线的绘制与应用 要求学生通过图像分析元件的工作状态（如额定电压、实际功率） 2.数字化实验技术融合 利用电流传感器和电压传感器实时采集数据，通过计算机绘制动态曲线 考查数据拟合能力（如指数函数拟合灯丝电阻与温度的关系） 3.实验方案设计与评价 设计多组实验方案对比（如不同电源类型、不同限流方式） 分析实验方案的优缺点（如分压接法与限流接法的适用场景） 一、实验器材 1. 电源 （1）类型选择：优先选用 0-6V 连续可调直流电源（如蓄电池组或稳压电源），避免使用干电池（电压不稳定）。 （2）电动势匹配：电源电动势应略高于小灯泡额定电压（如 3.8V 灯泡可选 6V 电源），确保能覆盖完整电压范围。 （3）内阻要求：电源内阻应尽可能小（<1Ω），减少分压误差。 2. 电表 （1）电流表： 量程选择：0-0.6A（满足大部分小灯泡电流需求，如额定电流 0.5A 的灯泡） 内阻影响：外接法时需考虑电流表内阻（约 0.1Ω），若使用 0.6A 量程，电流表分压约 0.05V（当电流 0.5A 时） （2）电压表： 量程选择：0-3V（若灯泡额定电压超过 3V，需换用 0-15V 量程或采用双量程电表） 内阻要求：电压表内阻应远大于灯泡电阻（如 3kΩ 电压表对 10Ω 灯泡的分流约 0.33%） 3. 滑动变阻器 （1）阻值选择：选择最大阻值较小的变阻器（如 0-20Ω），原因： 分压接法中，滑动变阻器阻值越小，调节灵敏度越高 避免因滑动变阻器阻值过大导致电流过小（如 0-1kΩ 变阻器会使电流调节范围受限） （2）额定电流：变阻器额定电流应大于电路最大电流（如 0.6A） 4. 小灯泡 （1）规格选择：常用额定电压为 2.5V 或 3.8V 的小灯泡，功率约为 0.5-1W （2）灯丝材料：钨丝灯泡（非线性特性显著） 二、操作流程规范 1. 电路连接步骤 （1）接线顺序：按照电路图从电源正极出发，依次连接开关、滑动变阻器、电流表、小灯泡，最后回到电源负极 （2）分压接法细节： 滑动变阻器的滑片初始位置应置于分压最小端（即与电源负极相连的端点） 电压表并联在小灯泡两端，红表笔接高电位端 （3）防短路措施： 连接电路时开关应断开 滑动变阻器滑片初始位置确保电路总电阻最大 2. 数据采集规范 （1）电压调节： 缓慢移动滑片，每次调节幅度不超过 0.5V 当电压接近额定值时，加密测量点（如 2.5V 灯泡在 2.0-3.0V 间每 0.2V 记录一次） （2）读数要求： 电流表、电压表读数需估读到最小分度值的 1/10 记录数据时需同时标注单位（如 U/V, I/A） （3）异常处理： 若灯泡突然熄灭，立即断开电源，检查灯丝是否熔断 若电流表指针超过量程，立即断开电源，检查电路是否短路 3.温度控制策略 （1）测量速度：每组数据采集时间不超过 10 秒，减少焦耳热累积 （2）冷却间隔：若连续测量导致灯泡明显发热，需等待 2 分钟后再继续测量 （3）温度补偿：可在电路中串联一个热敏电阻（负温度系数），补偿灯丝电阻变化 三、常见故障诊断 故障现象 可能原因 解决方法 闭合开关后灯泡不亮 1. 灯丝熔断 2. 滑动变阻器滑片位置错误 3. 电表量程选择不当 1. 更换灯泡 2. 检查滑片是否置于分压最小端 3. 调整电表量程 电流表指针反向偏转 电流表正负接线柱接反 交换接线柱连接 电压调节时电流突变 滑动变阻器接触不良 重新连接变阻器接线，清洁滑片触点 电压无法调至 0V 分压电路连接错误（如未将滑片与灯泡并联） 检查分压电路接线是否正确 四、安全操作要点 1.电压限制：实验电压不得超过小灯泡额定电压的 1.2 倍 2.散热措施：测量过程中保持实验室通风，避免灯泡过热 3.电源管理：长时间不测量时应断开电源，防止电池过度放电 【例1】（2022·全国乙卷·高考真题）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。 （1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图 ； （2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为 （填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为 （填“”或“”）的定值电阻； （3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为 V，流过的电流为 ，此组数据得到的的阻值为 （保留3位有效数字）。 【例2】（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 ； （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）。 【例3】（2021·全国甲卷·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有： 小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A） 电压表（量程300mV，内阻300） 电流表（量程300mA，内阻0.27） 定值电阻R0 滑动变阻器R1（阻值0-20） 电阻箱R2（最大阻值9999.9） 电源E（电动势6V，内阻不计） 开关S、导线若干。 完成下列填空： （1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为 的定值电阻； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“a”或“b”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）； （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示： 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）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）； （6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1= W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则= （保留至整数）。 【例4】（2020·全国·高考真题）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。 （1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线 。 （2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U= ，流过小灯泡的电流I= 。为保证小灯泡的安全，I1不能超过 mA。 （3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。 I1/mA 32 55 85 125 144 173 I2/mA 171 229 299 379 424 470 根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R= Ω（保留1位小数）。 （4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 Ω（保留1位小数）。 【变式1】多变量控制实验 1．（2024·广西·一模）有一个额定电压为，功率约为的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的伏安特性图线，有下列器材供选用： A．电压表，内阻 电压表，内阻 C．滑动变阻器 滑动变阻器 E.电流表，内阻 蓄电池电动势，内阻不计 (1)实验中电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（用序号字母表示。 (2)请按实验要求设计合理电路，在方框内画出电路图 (3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如实图所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 。 (4)若将此灯泡与电动势、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 的电阻。 【变式2】 描绘太阳能电池板的伏安特性曲线 2．（2024·山东临沂·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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，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。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的图像。 (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V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)太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是 %。（结果保留三位有效数字） (4)太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号表示，将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，可得电池板消耗的功率 （保留三位有效数字）。 【变式3】描绘未知元件的伏安特性 3．（2024·河南·模拟预测）小明同学准备测量一未知元件伏安特性，现有的器材缺少一个电流表，只有一个量程为10mA的毫安表，但是内阻未知，无法进行改装，于是小明用仅有的实验器材设计了测量毫安表的内阻的电路，如图所示，实验步骤如下： I.小明按照如图甲所示连接电路； II.闭合开关S，调节滑动变阻器R1、电阻箱R使电压表、毫安表指针偏转角较大，电压表示数记为U0； III.反复调节R1与R使电压表示数始终为U0，记录多组毫安表示数I与电阻箱R的值； IV.做出-R图像，如图乙所示；回答下列问题： (1)闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“左端”或“右端”）； (2)根据-R图像可知U0= V，毫安表内阻RA= Ω； (3)小明需要将该毫安表改装成3A的电流表，需要 （填“串联”或“并联”） Ω的定值电阻（保留三位有效数字）。 【变式4】描绘LED灯的伏安特性 4．（2024·福建三明·模拟预测）LED灯具有亮度高，使用寿命长、节能等优点。一实验小组探究某LED灯的伏安特性，其电路设计如图甲所示（虚线框内待确定），提供的器材有： A．LED灯（额定电压为3.0V，额定功率为0.6W） B．电池组（电动势约为4.5V，内阻约为1Ω） C．电压表V（量程为3V，内阻约为1kΩ） D．电流表A（量程为50mA，内阻） E.定值电阻（阻值） E.定值电阻（阻值） G.滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流为2A） H.滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，额定电流为20mA） G.开关和导线若干。 (1)为了便于调节且能够在0~3V的范围内对LED灯的电压进行测量，滑动变阻器选 （选填“”或“”）； (2)因提供的电流表量程太小需扩大量程，则应选用定值电阻 （选填“”或“”）进行改装； (3)各元件均无故障，但闭合开关后，无论如何调节滑动变动器，两电流表的示数总是调不到零，其可能的原因是 （选填“a、b”或“c、d”）之间断路； (4)将改装后的电流表分别接入图甲中位置P和Q，并测出两个位置时的多组数据，描绘出4I—U图像如图乙所示，则曲线 （选填“1”或“2”）对应的是接在位置P描绘的图像；若实验中考虑电表内阻的影响，为消除系统误差，改装后的电流表应接在位置 （选填“P”或“Q”），并经修正后重新绘制图像； (5)某同学描绘出4I—U图像为图乙中的曲线1，并将此LED灯接在一个电动势，内阻电源上，如图丙所示，则LED灯的实际功率约为 W（结果保留2位有效数字）。 【变式5】描绘压敏电阻的伏安特性 5．（2023·安徽合肥·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） 1．（2024·重庆九龙坡·一模）某同学研究小灯泡的伏安特性，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，所使用的器材有： 小灯泡L（额定电压，额定电流）； 电压表V（量程，内阻）； 电流表A（量程0~400mA，内阻约1Ω）； 定值电阻R1（阻值1000Ω）； 滑动变阻器R（阻值）； 电源（电动势5V，内阻不计）； 开关S；导线若干。 (1)实验中，电压表的量程偏小，需要将电压表与定值电阻R1串联，改装后的电压表的量程为 V。 (2)画出实验电路原理图。 (3)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示。由实验曲线可知，当小灯泡两端的电压为1.4V时，小灯泡的电阻为 Ω（结果保留1位小数），随着小灯泡两端电压的增加小灯泡的电阻 （“增大”、“减小”或“不变”）。 (4)用另一个电动势为6V，内阻为4Ω的电源E0和两个该小灯泡L、滑动变阻器R连成图乙所示的电路，调节滑动变阻器的阻值，使滑动变阻器的功率为一个灯泡功率的2倍，根据测得的伏安特性曲线计算此时每个灯泡消耗的功率为 （结果保留位小数）。 2．（2024·江西抚州·一模）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，额定电流）；电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；固定电阻（阻值）；滑动变阻器R（阻值）；电源E（电动势，内阻不计）；开关S；导线若干。    (1)设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在乙图中用笔代替导线完成电路连接 。 (2)实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，该同学利用电压表与电阻串联 作用，扩大了电压表的量程。 (3)合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 点。 (4)当滑片移动到某点时，电压表的读数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V（结果保留2位有效数字）。 (5)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图丁所示。则小灯泡在和的电压下的电阻之比为 （结果保留2位有效数字）。 3．（2024·安徽·模拟预测）某同学想要研究某元件的特性，描绘出图线，实验室中的器材有： 待测元件（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V（量程3V，内阻为）； 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 定值电阻（阻值5000Ω）； 滑动变阻器（阻值）； 滑动变阻器（阻值0～1000.0Ω）； 电源（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干， (1)实验要求能描绘出元件两端电压在0~6V范围内的图线，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验中应将电压表V与定值电阻 （选填“串联”或“并联”）改装为量程为 V的电压表，为了减小实验误差，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法。 (2)该同学利用实验测得的数据绘制的的图线如图甲所示。根据图线可知，该元件的阻值随电压的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)现将两个与同型号的元件并联，再与一个阻值为4.5Ω的定值电阻串联后，接在一电动势为5V、内阻0.5Ω的电源两端，如图乙所示，则两个元件消耗的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 4．（2024·辽宁·二模）有一标称为“2.5V，0.5W”的小灯泡，现要测量其伏安特性。实验室有如下器材供选用： A．直流电源E（3V）； B．电压表（0~3V，内阻约1200Ω）； C．电流表（0~0.3A，内阻约0.3Ω）； D．电流表（0~0.6A，内阻约0.15Ω）； E．滑动变阻器（最大阻值为5Ω）； F．滑动变阻器（最大阻值为50Ω）； G．开关S，导线若干。 回答下列问题： (1)若某同学设计了如图1所示的电路，则实验中电流表应选 （选填器材前的字母），滑动变阻器应选 （选填器材前的字母），闭合开关S前应将滑片移至最 端（选填“左”或“右”）。 (2)在某次测量中得到电流表读数为0.188A，电压表的示数如图2所示，此时小灯泡两端的电压为 V，此组数据得到小灯泡的电阻为 Ω。（保留3位有效数字） (3)实验测得小灯泡的伏安特性曲线如图3所示，从图中可知，小灯泡两端的电压越高，则电阻 （选填“越大”或“越小”），这是因为 。 (4)若已知加在灯泡上的电压U与通过灯丝的电流I之间的关系为，其中k、n是与灯泡有关的常数。简述通过上述实验确定k、n的方法。 5．（2024·四川广安·二模）为研究小灯泡的伏安特性，实验室提供了下列器材： A．电源E（电动势4.5V，内阻很小）； B．小灯泡L（额定电压4V，额定电流0.7A）； C．电压表V（量程6V，内阻约6kΩ）； D．电流表A（量程0.6A，内阻0.25Ω）； E.定值电阻（阻值1Ω）； F.滑动变阻器R（最大阻值5Ω）； G.开关一个； H.导线若干。 (1)甲设计的电路如图（a）。某次测量中，V表和A表的指针稳定在图（b）所示位置，则V表的示数为 V（不需估读），测得此时灯泡的功率约为 W（保留2位有效数字）。 (2)乙设计的电路如图（c）。两种设计比较， （选填“甲”或“乙”）的测量精度更高。 (3)该小灯泡的伏安特性曲线最有可能是（　　） A． B． C． D． 6．（2023·湖北武汉·模拟预测）五一期间，武汉市在长江两岸进行了“2023建设英雄城劳模风采主题灯光秀”，两江沿岸7座桥体、2座山体、近千栋建设以光影为载体，致敬城市追梦的奋斗者与建设者。小武同学观看后对其中的发光单元产生了兴趣，他查找相关资料，发现一个发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻串联而成（如图甲中虚线框内的结构），供电电压为12V，通过查找相关资料可知，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安特性并测量的值，小武同学设计了图甲的电路进行实验。图中电源电压恒为12V，电压表的量程为0~2V、内阻为，电流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空： （1）为完成实验并准确测量，定值电阻应该选择( ) A．            B．            C．            D． （2）正确选择后接通电源，将R的滑动触头从M端向N端滑动，记录多组电压表的示数U和电流表的示数I，并在图乙中绘出了图线。当R的滑动触头移动到最右端N时，电压表的示数为1.75V，电流表的示数为25.0mA，不考虑电表内阻的影响，则的阻值为 ； （3）如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D在通过某一电流时的实际功率 （选填“大于、“小于”或“等于）由图乙得到的测量值； （4）若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为的电源两端，在发光单元中，一个发光二极管的功率约为 mW。（计算结果保留2位有效数字） 7．（2023·安徽合肥·模拟预测）小梁同学想要研究某型号灯泡的伏安特性，所使用的器材有∶ 灯泡L（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）； 电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ） 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 固定电阻R0（阻值3000Ω）； 滑动变阻器R1（阻值0~10.0Ω）； 滑动变阻器R2（阻值0~1000.0Ω）； 电源E（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干。 （1）实验要求能够描绘完整的灯泡的伏安特性曲线，实验中所用电压表应选用 （选填“V1”或“V2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）并补全实验电路原理图甲 。 （2）小梁同学通过实验测得该灯泡U-I线如图乙。根据U-I线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻率 （选填“增大”或“减小”）。 （3）现将两个这样的灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如图丙所示，则两个灯泡的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 8．（2022·广西柳州·模拟预测）发光二极管具有耗能少、体积小、亮度高等优点，现已逐步取代传统光源。某同学研究某发光二极管的伏安特性。经正确实验操作后，绘制的U—I图像如图乙所示，下列为实验备选器材： A．电压表V1（量程0—3V，内阻约20kΩ） B．电压表V2（量程0—15V，内阻约100kΩ） C．电流表A1（量程0—50mA，内阻约40Ω） D．电流表A2（量程0—6A，内阻约2Ω） E．滑动变阻器R1（0—10Ω，额定电流2A） F．滑动变阻器R2（0—1000Ω，额定电流0.1A） G．电源E（电动势6V，内阻不计） H．开关S，导线若干 （1）实验时，电压表应选用 ，电流表选用 ，滑动电阻器选用 （填选项字母）； （2）图甲为实验时的部分电路实物图，请用连线代替导线将电路补充完整； （3）已知该发光二极管的最佳工作电流为15mA。现将它与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，根据乙图，还需串联一个阻值R = Ω的电阻才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）。 9．（2022·新疆克拉玛依·三模）实验室提供器材如下： 电池组（电动势E =3V，内阻r=1Ω）；  电流表A1（量程0—500mA，内阻0.5Ω）； 电流表A2（量程0—3mA，内阻未知）；  电阻箱R（阻值0—9999.9Ω）； 滑动变阻器R`（阻值0—10Ω）；         开关一只，导线若干。 为研究一只额定电压为2.5V、额定电流为0.4A的小灯泡的伏安特性，某同学利用上述器材进行了以下实验： (1)设计图（a）所示电路测定电流表A2的内阻。具体操作为：闭合开关S，由大到小改变电阻箱的接入电阻R，当时，电流表A2的指针位置如图（b）所示。则内阻 Ω。 (2)将A2表改装为量程的电压表。具体操作为将电阻箱与A2表串联，调节电阻箱使串入电阻值为 Ω。 (3)设计图（c）所示电路研究小灯泡的伏安特性，具体操作为：利用测得的多组数据，在图（d）所示小灯泡的坐标图中确定出多个数据点的位置。（图中横轴为表的示数值，可直接反映通过小灯泡的电流，纵轴为表的示数值，可间接反映小灯泡两端的电压）。 ①请在图（d）中作出小灯泡的I2—I1图线。 ②由图可知，当通过小灯泡的电流为时，小灯泡的实际功率为 ；（取2位有效数字） ③若将小灯泡直接接在一个电动势、内阻的旧电池组两端，小灯泡的实际功率为 W。（取2位有效数字） 10．（2023·江西赣州·一模）小华通过实验探究一发光二极管正向导电时的伏安特性。实验器材如下： A．发光二极管（用符号表示） B．直流电源（电动势为5.0V，内阻忽略不计） C．电压表V（量程为0~3V和0~15V） D．滑动变阻器R1（0~5000Ω） E．滑动变阻器R2（0~30Ω） F．电流表A（量程为0~200mA，内阻约为0.3Ω） G．开关及导线若干 （1）用欧姆表倍率“×100”档测量电压表3V量程的内阻时，欧姆表示数如图1所示，则阻值为 Ω。 （2）实验中所用的滑动变阻器应选 （填写器材前面的序号）。 （3）请利用所选器材设计实验电路，并将电路图画在答题卡对应的方框内 。 （4）按正确的电路图连接电路，操作无误，得到二极管的伏安特性曲线（见图2）。由伏安特性曲线可知，电压从3.6V增大到4.4V的过程中二极管的电阻 （选填“逐渐减小”、“几乎不变”或“逐渐增大”）。 （5）如果将该二极管与阻值为35Ω的定值电阻串联起来，接到电动势为5.0V、内阻不计的电源两端，二极管正向导通消耗的功率约为 W（结果保留3位有效数字）。 11．（2023·山东日照·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。 （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） 12．（2023·江苏南京·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）。 2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验17 描绘伏安特性曲线 目 录 01 新高考命题热点 02 核心考点综述 1）实验器材 ①电源 ②电表 ③滑动变阻器 ④小灯泡 2）操作流程规范 ①电路连接步骤 ②数据采集规范 ③温度控制策略 3）常见故障诊断 4）安全操作要点 ①电压限制 ②散热措施 ③电源管理 03 典型真题精练 04 创新实验新考法 1）多变量控制实验 2）描绘太阳能电池板的伏安特性曲线 3）描绘未知元件的伏安特性 4）描绘LED灯的伏安特性 5）描绘压敏电阻的伏安特性 05 分层强化训练 1.非线性元件的综合分析 结合半导体器件（如二极管、热敏电阻）考查非线性伏安特性曲线的绘制与应用 要求学生通过图像分析元件的工作状态（如额定电压、实际功率） 2.数字化实验技术融合 利用电流传感器和电压传感器实时采集数据，通过计算机绘制动态曲线 考查数据拟合能力（如指数函数拟合灯丝电阻与温度的关系） 3.实验方案设计与评价 设计多组实验方案对比（如不同电源类型、不同限流方式） 分析实验方案的优缺点（如分压接法与限流接法的适用场景） 一、实验器材 1. 电源 （1）类型选择：优先选用 0-6V 连续可调直流电源（如蓄电池组或稳压电源），避免使用干电池（电压不稳定）。 （2）电动势匹配：电源电动势应略高于小灯泡额定电压（如 3.8V 灯泡可选 6V 电源），确保能覆盖完整电压范围。 （3）内阻要求：电源内阻应尽可能小（<1Ω），减少分压误差。 2. 电表 （1）电流表： 量程选择：0-0.6A（满足大部分小灯泡电流需求，如额定电流 0.5A 的灯泡） 内阻影响：外接法时需考虑电流表内阻（约 0.1Ω），若使用 0.6A 量程，电流表分压约 0.05V（当电流 0.5A 时） （2）电压表： 量程选择：0-3V（若灯泡额定电压超过 3V，需换用 0-15V 量程或采用双量程电表） 内阻要求：电压表内阻应远大于灯泡电阻（如 3kΩ 电压表对 10Ω 灯泡的分流约 0.33%） 3. 滑动变阻器 （1）阻值选择：选择最大阻值较小的变阻器（如 0-20Ω），原因： 分压接法中，滑动变阻器阻值越小，调节灵敏度越高 避免因滑动变阻器阻值过大导致电流过小（如 0-1kΩ 变阻器会使电流调节范围受限） （2）额定电流：变阻器额定电流应大于电路最大电流（如 0.6A） 4. 小灯泡 （1）规格选择：常用额定电压为 2.5V 或 3.8V 的小灯泡，功率约为 0.5-1W （2）灯丝材料：钨丝灯泡（非线性特性显著） 二、操作流程规范 1. 电路连接步骤 （1）接线顺序：按照电路图从电源正极出发，依次连接开关、滑动变阻器、电流表、小灯泡，最后回到电源负极 （2）分压接法细节： 滑动变阻器的滑片初始位置应置于分压最小端（即与电源负极相连的端点） 电压表并联在小灯泡两端，红表笔接高电位端 （3）防短路措施： 连接电路时开关应断开 滑动变阻器滑片初始位置确保电路总电阻最大 2. 数据采集规范 （1）电压调节： 缓慢移动滑片，每次调节幅度不超过 0.5V 当电压接近额定值时，加密测量点（如 2.5V 灯泡在 2.0-3.0V 间每 0.2V 记录一次） （2）读数要求： 电流表、电压表读数需估读到最小分度值的 1/10 记录数据时需同时标注单位（如 U/V, I/A） （3）异常处理： 若灯泡突然熄灭，立即断开电源，检查灯丝是否熔断 若电流表指针超过量程，立即断开电源，检查电路是否短路 3.温度控制策略 （1）测量速度：每组数据采集时间不超过 10 秒，减少焦耳热累积 （2）冷却间隔：若连续测量导致灯泡明显发热，需等待 2 分钟后再继续测量 （3）温度补偿：可在电路中串联一个热敏电阻（负温度系数），补偿灯丝电阻变化 三、常见故障诊断 故障现象 可能原因 解决方法 闭合开关后灯泡不亮 1. 灯丝熔断 2. 滑动变阻器滑片位置错误 3. 电表量程选择不当 1. 更换灯泡 2. 检查滑片是否置于分压最小端 3. 调整电表量程 电流表指针反向偏转 电流表正负接线柱接反 交换接线柱连接 电压调节时电流突变 滑动变阻器接触不良 重新连接变阻器接线，清洁滑片触点 电压无法调至 0V 分压电路连接错误（如未将滑片与灯泡并联） 检查分压电路接线是否正确 四、安全操作要点 1.电压限制：实验电压不得超过小灯泡额定电压的 1.2 倍 2.散热措施：测量过程中保持实验室通风，避免灯泡过热 3.电源管理：长时间不测量时应断开电源，防止电池过度放电 【例1】（2022·全国乙卷·高考真题）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。 （1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图 ； （2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为 （填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为 （填“”或“”）的定值电阻； （3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为 V，流过的电流为 ，此组数据得到的的阻值为 （保留3位有效数字）。 【答案】 【解析】（1）[1]电流表内阻已知，电流表与并联扩大电流表量程，进而准确测量通过的电流，电压表单独测量的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从开始测量，满足题中通过的电流从连续可调，电路图如下 （2）[2]电路中应选最大阻值为的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小； [3]通过的电流最大为，需要将电流表量程扩大为原来的倍，根据并联分流的规律示意图如下 根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知 解得 （3）[4]电压表每小格表示，向后估读一位，即； [5]电流表每小格表示，本位估读，即，电流表量程扩大倍，所以通过的电流为； [6]根据欧姆定律可知 【例2】（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 ； （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）。 【答案】 C 【解析】（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 【例3】（2021·全国甲卷·高考真题）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有： 小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A） 电压表（量程300mV，内阻300） 电流表（量程300mA，内阻0.27） 定值电阻R0 滑动变阻器R1（阻值0-20） 电阻箱R2（最大阻值9999.9） 电源E（电动势6V，内阻不计） 开关S、导线若干。 完成下列填空： （1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为 的定值电阻； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“a”或“b”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）； （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示： 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）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）； （6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1= W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则= （保留至整数）。 【答案】 10 a 0.7 2700 增大 0.074 10 【解析】（1）[1]因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压 则有 则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10； （2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端； （3）[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为 （4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有 解得 （5）[5]由图（b）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中变大，则灯丝的电阻增大； （6）[6]根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46V，则此时小灯泡电功率 P1=0.46V×0.16A≈0.074W [7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，此时小灯泡电功率 P2=2.5V×0.3A=0.75W 故有 【例4】（2020·全国·高考真题）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。 （1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线 。 （2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U= ，流过小灯泡的电流I= 。为保证小灯泡的安全，I1不能超过 mA。 （3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。 I1/mA 32 55 85 125 144 173 I2/mA 171 229 299 379 424 470 根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R= Ω（保留1位小数）。 （4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 Ω（保留1位小数）。 【答案】 180 11.6 8.0 【解析】（1）根据电路图连接实物图如图所示 （2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有 ②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为 ③因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180mA； （3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为 （4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，此时结合①有 解得，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于。 【变式1】多变量控制实验 1．（2024·广西·一模）有一个额定电压为，功率约为的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的伏安特性图线，有下列器材供选用： A．电压表，内阻 电压表，内阻 C．滑动变阻器 滑动变阻器 E.电流表，内阻 蓄电池电动势，内阻不计 (1)实验中电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（用序号字母表示。 (2)请按实验要求设计合理电路，在方框内画出电路图 (3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如实图所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 。 (4)若将此灯泡与电动势、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 的电阻。 【答案】(1) C (2) (3) (4) 【解析】（1）[1][2]灯泡额定电压是，电压表应选B，为方便实验操作，滑动变阻器应选C。 （2）描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻 电压表内阻为，已知电流表内阻为，电流表应采用内接法，电路图如图所示 （3）由图像可知，灯泡额定电压对应的电流为，灯泡正常发光时的电阻为 （4）由图像可知，灯泡正常发光时的电流 灯泡正常发光时串联电阻电压 串联电阻阻值 【变式2】 描绘太阳能电池板的伏安特性曲线 2．（2024·山东临沂·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）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，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。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的图像。 (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V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)太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是 %。（结果保留三位有效数字） (4)太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号表示，将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，可得电池板消耗的功率 （保留三位有效数字）。 【答案】(1)a (2) (3) (4) 【解析】（1）根据特性曲线可知，电流需要从零开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，可知，实验电路应选用图甲中的图a。 （2）将小量程电压表改装成大量程电压表，需要串联一个分压电阻，则有 代入得 （3）由图丙，图像与纵轴交点为电动势，即。若把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，作出电阻的伏安特性曲线，如图所示 图像交点为工作点，即电阻两端电压为。该电池板的效率是 （4）设两端的电压为，电流为，由闭合电路欧姆定律可得 则有 作出电源的图像，如图所示 可得，电池板消耗的功率约为 【变式3】描绘未知元件的伏安特性 3．（2024·河南·模拟预测）小明同学准备测量一未知元件伏安特性，现有的器材缺少一个电流表，只有一个量程为10mA的毫安表，但是内阻未知，无法进行改装，于是小明用仅有的实验器材设计了测量毫安表的内阻的电路，如图所示，实验步骤如下： I.小明按照如图甲所示连接电路； II.闭合开关S，调节滑动变阻器R1、电阻箱R使电压表、毫安表指针偏转角较大，电压表示数记为U0； III.反复调节R1与R使电压表示数始终为U0，记录多组毫安表示数I与电阻箱R的值； IV.做出-R图像，如图乙所示；回答下列问题： (1)闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“左端”或“右端”）； (2)根据-R图像可知U0= V，毫安表内阻RA= Ω； (3)小明需要将该毫安表改装成3A的电流表，需要 （填“串联”或“并联”） Ω的定值电阻（保留三位有效数字）。 【答案】(1)左端 (2) 5 500 (3) 并联 1.67 【解析】（1）闭合开关前，应使输出电压从零开始，所以滑动变阻器的滑片应置于左端； （2）[1][2]由欧姆定律得 则 所以 解得 解得 （3）[1][2]改装成电流表，需要并联一个电阻起到分流作用，根据并联电路电流之比等于电阻反比，所以 解得 【变式4】描绘LED灯的伏安特性 4．（2024·福建三明·模拟预测）LED灯具有亮度高，使用寿命长、节能等优点。一实验小组探究某LED灯的伏安特性，其电路设计如图甲所示（虚线框内待确定），提供的器材有： A．LED灯（额定电压为3.0V，额定功率为0.6W） B．电池组（电动势约为4.5V，内阻约为1Ω） C．电压表V（量程为3V，内阻约为1kΩ） D．电流表A（量程为50mA，内阻） E.定值电阻（阻值） E.定值电阻（阻值） G.滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流为2A） H.滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，额定电流为20mA） G.开关和导线若干。 (1)为了便于调节且能够在0~3V的范围内对LED灯的电压进行测量，滑动变阻器选 （选填“”或“”）； (2)因提供的电流表量程太小需扩大量程，则应选用定值电阻 （选填“”或“”）进行改装； (3)各元件均无故障，但闭合开关后，无论如何调节滑动变动器，两电流表的示数总是调不到零，其可能的原因是 （选填“a、b”或“c、d”）之间断路； (4)将改装后的电流表分别接入图甲中位置P和Q，并测出两个位置时的多组数据，描绘出4I—U图像如图乙所示，则曲线 （选填“1”或“2”）对应的是接在位置P描绘的图像；若实验中考虑电表内阻的影响，为消除系统误差，改装后的电流表应接在位置 （选填“P”或“Q”），并经修正后重新绘制图像； (5)某同学描绘出4I—U图像为图乙中的曲线1，并将此LED灯接在一个电动势，内阻电源上，如图丙所示，则LED灯的实际功率约为 W（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3)a、b (4) 2 P (5)0.10（0.096~0.11） 【解析】（1）电压在0~3V的范围内，滑动变阻器采用分压式，为了确保测量数据的连续性，滑动变阻器采用总阻值小一些的，即滑动变阻器选。 （2）LED灯的额定电流为 可知，需要将电流表量程改装为0.2A，则并联电阻为 可知，应选用定值电阻。 （3）根据图甲可知，闭合开关后，无论如何调节滑动变动器，两电流表的示数总是调不到零，其可能的原因是a、b之间断路。 （4）[1]结合上述可知，电流表示数为I，则改装表通过的电流为4I，4I—U图像中图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，根据图乙可知，在相等电压之下，图像1对应的斜率大于图像2对应的斜率，即在相等电压之下，图像1对应状态的电阻小于图像2对应状态的电阻，根据图甲可知，改装表置于P时，所测电阻为LED灯与改装表的串联电阻，改装表置于Q时，所测电阻为LED灯与电压表的并联电阻，即改装表置于P时，所测电阻大一些，可知，曲线2对应的是接在位置P描绘的图像。 [2]结合上述，改装表的内阻精确可知，则实验中若考虑电表内阻的影响，为消除系统误差，改装后的电流表应接在位置P。 （5）在图乙中作出电源的干路电流与路端电压图像如图所示 可知，LED的工作状态的坐标值约为2.35V，0.042A，则LED灯的实际功率约为 【变式5】描绘压敏电阻的伏安特性 5．（2023·安徽合肥·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） 【答案】 B C E    4000 【解析】（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。 1．（2024·重庆九龙坡·一模）某同学研究小灯泡的伏安特性，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，所使用的器材有： 小灯泡L（额定电压，额定电流）； 电压表V（量程，内阻）； 电流表A（量程0~400mA，内阻约1Ω）； 定值电阻R1（阻值1000Ω）； 滑动变阻器R（阻值）； 电源（电动势5V，内阻不计）； 开关S；导线若干。 (1)实验中，电压表的量程偏小，需要将电压表与定值电阻R1串联，改装后的电压表的量程为 V。 (2)画出实验电路原理图。 (3)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示。由实验曲线可知，当小灯泡两端的电压为1.4V时，小灯泡的电阻为 Ω（结果保留1位小数），随着小灯泡两端电压的增加小灯泡的电阻 （“增大”、“减小”或“不变”）。 (4)用另一个电动势为6V，内阻为4Ω的电源E0和两个该小灯泡L、滑动变阻器R连成图乙所示的电路，调节滑动变阻器的阻值，使滑动变阻器的功率为一个灯泡功率的2倍，根据测得的伏安特性曲线计算此时每个灯泡消耗的功率为 （结果保留位小数）。 【答案】(1)4 (2) (3) 7.0 增大 (4)0.48/0.49/0.50/0.51/0.52 【解析】（1）改装后的电压表的量程 （2）为使小灯泡两端电压测量范围较大，滑动变阻器采用分压式接法，由于灯泡额定电阻 改装后的电压表的内阻 因为 电流表选用外接法，故电路图如图所示 （3）[1] 由实验曲线可知，当小灯泡两端的电压为1.4V时，电流为，故灯泡电阻 [2] 随着小灯泡两端电压的增加，小灯泡伏安特性曲线上的点与原点的连线的斜率在不断减小，该斜率表示电阻的倒数，故小灯泡的电阻随电压的增加而增大。 （4）设一个小灯泡两端电压为，电流为，则电路总电流为，调节滑片P使滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，则有 可知此时滑动变阻器两端电压为；根据闭关电路欧姆定律可得 代入数据可得 在小灯泡的伏安特性曲线画出对应图像，如图所示 由图像交点可知，每个小灯泡消耗的电功率为 2．（2024·江西抚州·一模）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，额定电流）；电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；固定电阻（阻值）；滑动变阻器R（阻值）；电源E（电动势，内阻不计）；开关S；导线若干。    (1)设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在乙图中用笔代替导线完成电路连接 。 (2)实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，该同学利用电压表与电阻串联 作用，扩大了电压表的量程。 (3)合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 点。 (4)当滑片移动到某点时，电压表的读数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V（结果保留2位有效数字）。 (5)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图丁所示。则小灯泡在和的电压下的电阻之比为 （结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)   (2)分压 (3)B (4)3.2 (5)2.9/3.0/3.1 【解析】（1）根据电路图可得实物图连接如图所示 （2）需要利用电压表与电阻串联分压作用，扩大电压表的量程； （3）为了保护电路，闭合开关前，应使得电压表两端的电压为零，即滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的B点； （4）电压表的读数为2.40V，此时小灯泡两端的电压为 （5）由图可知，当电压为0.5V时，流过小灯泡的电流为130mA，当电压为3.5V时，流过小灯泡的电流为310mA，则 可得 3．（2024·安徽·模拟预测）某同学想要研究某元件的特性，描绘出图线，实验室中的器材有： 待测元件（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V（量程3V，内阻为）； 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 定值电阻（阻值5000Ω）； 滑动变阻器（阻值）； 滑动变阻器（阻值0～1000.0Ω）； 电源（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干， (1)实验要求能描绘出元件两端电压在0~6V范围内的图线，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验中应将电压表V与定值电阻 （选填“串联”或“并联”）改装为量程为 V的电压表，为了减小实验误差，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法。 (2)该同学利用实验测得的数据绘制的的图线如图甲所示。根据图线可知，该元件的阻值随电压的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)现将两个与同型号的元件并联，再与一个阻值为4.5Ω的定值电阻串联后，接在一电动势为5V、内阻0.5Ω的电源两端，如图乙所示，则两个元件消耗的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 串联 8 外 (2)增大 (3)1.1/1.2/1.3 【解析】（1）[1]为了描绘0~6V范围内的曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式接法，故滑动变阻器选择阻值较小的； [2][3]为了扩大量程，电压表V应该与定值电阻串联，改装后的电压表量程为 [4]待测元件正常工作时的电阻为，由此可知电流表应该采用外接法。 （2）[5]根据图甲可知随着电压的升高元件的阻值逐渐增大。 （3）[6]根据闭合电路欧姆定律可知 整理可得 作出闭合电路的图像如图所示，由图像可知交点为，则两个电阻的总功率 4．（2024·辽宁·二模）有一标称为“2.5V，0.5W”的小灯泡，现要测量其伏安特性。实验室有如下器材供选用： A．直流电源E（3V）； B．电压表（0~3V，内阻约1200Ω）； C．电流表（0~0.3A，内阻约0.3Ω）； D．电流表（0~0.6A，内阻约0.15Ω）； E．滑动变阻器（最大阻值为5Ω）； F．滑动变阻器（最大阻值为50Ω）； G．开关S，导线若干。 回答下列问题： (1)若某同学设计了如图1所示的电路，则实验中电流表应选 （选填器材前的字母），滑动变阻器应选 （选填器材前的字母），闭合开关S前应将滑片移至最 端（选填“左”或“右”）。 (2)在某次测量中得到电流表读数为0.188A，电压表的示数如图2所示，此时小灯泡两端的电压为 V，此组数据得到小灯泡的电阻为 Ω。（保留3位有效数字） (3)实验测得小灯泡的伏安特性曲线如图3所示，从图中可知，小灯泡两端的电压越高，则电阻 （选填“越大”或“越小”），这是因为 。 (4)若已知加在灯泡上的电压U与通过灯丝的电流I之间的关系为，其中k、n是与灯泡有关的常数。简述通过上述实验确定k、n的方法。 【答案】(1) C E 左 (2) 2.50 13.3 (3) 越大 见解析 (4)见解析 【解析】（1）[1]小灯泡的额定电流为 两个直流电流表虽然量程都大于0.2A，但为了能够让指针偏转适度从而读数精确，应选择C。 [2][3]滑动变阻器应采用分压式接法，为了能够便于控制分压，应选择最大阻值较小的E。为了保护电路，闭合开关S前应将滑片移至最左端。 （2）[1]电路图中电压表与小灯泡并联，此时小灯泡两端的电压为2.50V。 [2]此组数据得到小灯泡的电阻为 （3）[1][2]根据 结合图像可知图线的斜率与电阻关系为 所以小灯泡两端的电压越大，温度越高，电阻率越大，故电阻越大。 （4）通过上述实验确定k、n的方法：在I-U图像中取几组数据，代入 计算出k、n的几组值，再取平均值，以减小误差。 5．（2024·四川广安·二模）为研究小灯泡的伏安特性，实验室提供了下列器材： A．电源E（电动势4.5V，内阻很小）； B．小灯泡L（额定电压4V，额定电流0.7A）； C．电压表V（量程6V，内阻约6kΩ）； D．电流表A（量程0.6A，内阻0.25Ω）； E.定值电阻（阻值1Ω）； F.滑动变阻器R（最大阻值5Ω）； G.开关一个； H.导线若干。 (1)甲设计的电路如图（a）。某次测量中，V表和A表的指针稳定在图（b）所示位置，则V表的示数为 V（不需估读），测得此时灯泡的功率约为 W（保留2位有效数字）。 (2)乙设计的电路如图（c）。两种设计比较， （选填“甲”或“乙”）的测量精度更高。 (3)该小灯泡的伏安特性曲线最有可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1) 3.2 2.1 (2)乙 (3)C 【解析】（1）[1]电压表如图b所示，分度值为0.2V，示数为3.2V。 [2]电流表如图b所示，分度值为0.02A，示数为0.52A，电流表两端电压为 定值电阻中电流为 灯泡功率为 （2）电流表内阻已知，若用伏安法测量，乙图实验原理无误差，图乙的测量精度更高。 （3）I−U图像上点与原点连线的斜率倒数等于灯丝电阻，而灯丝电阻随温度升高而增大，即灯丝电阻随灯泡电压与电流的增大而增大，故I−U图像上点与原点连线的斜率应逐渐减小，故选C。 6．（2023·湖北武汉·模拟预测）五一期间，武汉市在长江两岸进行了“2023建设英雄城劳模风采主题灯光秀”，两江沿岸7座桥体、2座山体、近千栋建设以光影为载体，致敬城市追梦的奋斗者与建设者。小武同学观看后对其中的发光单元产生了兴趣，他查找相关资料，发现一个发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻串联而成（如图甲中虚线框内的结构），供电电压为12V，通过查找相关资料可知，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安特性并测量的值，小武同学设计了图甲的电路进行实验。图中电源电压恒为12V，电压表的量程为0~2V、内阻为，电流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空： （1）为完成实验并准确测量，定值电阻应该选择( ) A．            B．            C．            D． （2）正确选择后接通电源，将R的滑动触头从M端向N端滑动，记录多组电压表的示数U和电流表的示数I，并在图乙中绘出了图线。当R的滑动触头移动到最右端N时，电压表的示数为1.75V，电流表的示数为25.0mA，不考虑电表内阻的影响，则的阻值为 ； （3）如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D在通过某一电流时的实际功率 （选填“大于、“小于”或“等于）由图乙得到的测量值； （4）若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为的电源两端，在发光单元中，一个发光二极管的功率约为 mW。（计算结果保留2位有效数字） 【答案】 B 60 小于 54 【解析】（1）[1]电压表的量程为0~2V、内阻为，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，电压表需改装成大量程电压表，量程为4V，根据 解得 故选B。 （2）[2]电压表的示数为1.75V，根据电压表改装可知发光二极管两端电压为3.5V，根据欧姆定律，的阻值为 （3）[3]由于电压表的分流作用，使电流表G的示数大于流过二极管D的电流，故发光二极管D在通过某一电流时的实际功率小于由图乙得到的测量值； （4）[4]设电压表示数为，则 如图所示 其工作点（17mA，1.6V)，一个发光二极管的功率约为 7．（2023·安徽合肥·模拟预测）小梁同学想要研究某型号灯泡的伏安特性，所使用的器材有∶ 灯泡L（额定电压6V，额定电流0.5A）； 电压表V1（量程3V，内阻为3kΩ）； 电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ） 电流表A（量程0.6A，内阻为0.5Ω）； 固定电阻R0（阻值3000Ω）； 滑动变阻器R1（阻值0~10.0Ω）； 滑动变阻器R2（阻值0~1000.0Ω）； 电源E（电动势6V，内阻不计）； 开关S；导线若干。 （1）实验要求能够描绘完整的灯泡的伏安特性曲线，实验中所用电压表应选用 （选填“V1”或“V2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）并补全实验电路原理图甲 。 （2）小梁同学通过实验测得该灯泡U-I线如图乙。根据U-I线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻率 （选填“增大”或“减小”）。 （3）现将两个这样的灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如图丙所示，则两个灯泡的总功率为 W（结果保留两位有效数字）。 【答案】    增大 1.2 【解析】（1）因为小灯泡的额定电压为，所以电压选择，与R0串联后与灯泡并联。实验是为了描绘完整的伏安特性曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式电路，故滑动变阻器选择，电流表和电压表内阻已知，则电流表应选用内、外接法均可电路图如下； （2）根据图乙可知随着电压的升高该灯泡的电阻增大，因此电阻率增大。 （3）根据闭合电路欧姆定律可知 整理得 在坐标系中做出图像 交点为由 可知两灯泡的总功率为。 8．（2022·广西柳州·模拟预测）发光二极管具有耗能少、体积小、亮度高等优点，现已逐步取代传统光源。某同学研究某发光二极管的伏安特性。经正确实验操作后，绘制的U—I图像如图乙所示，下列为实验备选器材： A．电压表V1（量程0—3V，内阻约20kΩ） B．电压表V2（量程0—15V，内阻约100kΩ） C．电流表A1（量程0—50mA，内阻约40Ω） D．电流表A2（量程0—6A，内阻约2Ω） E．滑动变阻器R1（0—10Ω，额定电流2A） F．滑动变阻器R2（0—1000Ω，额定电流0.1A） G．电源E（电动势6V，内阻不计） H．开关S，导线若干 （1）实验时，电压表应选用 ，电流表选用 ，滑动电阻器选用 （填选项字母）； （2）图甲为实验时的部分电路实物图，请用连线代替导线将电路补充完整； （3）已知该发光二极管的最佳工作电流为15mA。现将它与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，根据乙图，还需串联一个阻值R = Ω的电阻才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）。 【答案】 A C E 53Ω（50 ~ 53Ω均可） 【解析】（1）[1]电动势为6V，绘制出发光二极管的I—U图其电压在0—3V的范围，若选量程0 ~ 15V的电压表，则表盘指针的偏转将小于满偏值的，读数误差较大，故选电压表V1，故选A； [2]绘制出发光二极管的I—U图其电流在0—30mA的范围，若选量程0 ~ 6A的电流表，则表盘指针的偏转将小于满偏值的，读数误差较大，故选电压表A1，故选C； [3]绘制出发光二极管的I—U图其电流在0—30mA的范围，则电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压式接法，为方便调节，滑动变阻器应选R1，故选E； （2）[4]绘制出发光二极管的I—U图其电流在0—30mA的范围，则电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压式接法，且由I—U图可看出发光二极管的最大电阻约为 而 则电流表应采用外接法，则完整的电路实物图如下 （3）[5]由绘制出发光二极管的I—U图可看出在发光二极管的最佳工作电流为15mA时其电压为2.2V，则将它与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个 9．（2022·新疆克拉玛依·三模）实验室提供器材如下： 电池组（电动势E =3V，内阻r=1Ω）；  电流表A1（量程0—500mA，内阻0.5Ω）； 电流表A2（量程0—3mA，内阻未知）；  电阻箱R（阻值0—9999.9Ω）； 滑动变阻器R`（阻值0—10Ω）；         开关一只，导线若干。 为研究一只额定电压为2.5V、额定电流为0.4A的小灯泡的伏安特性，某同学利用上述器材进行了以下实验： (1)设计图（a）所示电路测定电流表A2的内阻。具体操作为：闭合开关S，由大到小改变电阻箱的接入电阻R，当时，电流表A2的指针位置如图（b）所示。则内阻 Ω。 (2)将A2表改装为量程的电压表。具体操作为将电阻箱与A2表串联，调节电阻箱使串入电阻值为 Ω。 (3)设计图（c）所示电路研究小灯泡的伏安特性，具体操作为：利用测得的多组数据，在图（d）所示小灯泡的坐标图中确定出多个数据点的位置。（图中横轴为表的示数值，可直接反映通过小灯泡的电流，纵轴为表的示数值，可间接反映小灯泡两端的电压）。 ①请在图（d）中作出小灯泡的I2—I1图线。 ②由图可知，当通过小灯泡的电流为时，小灯泡的实际功率为 ；（取2位有效数字） ③若将小灯泡直接接在一个电动势、内阻的旧电池组两端，小灯泡的实际功率为 W。（取2位有效数字） 【答案】(1)20 (2)980 (3) 0.080 0.72 /0.73/0.74/0.75/0.76/0.76/0.77/0.78/ 0.79 【解析】（1）电流表A2的量程是3mA，由图（b）所示表盘可知，其分度值为0.1mA，示数为2.00mA； 根据图（a）所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得 其中I=2.00mA=0.00200A代入数据解得rA2=20Ω （2）把电流表A2改装成量程是3V的电压表，串联电阻阻值 （3）①根据坐标系内描出的点作出图像如图所示 ②由图所示图像可知，I1=200mA=0.2A时I2=0.4mA=4×10-4A 此时灯泡两端电压U=I2（rA2+R串）=4×10-4×（20+980）V=0.4V 灯泡实际功率P=UI1=0.4×0.2W=0.080W ③旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压U=E′-Ir′ 路端电压U=1000I2 则1000I2=2.8-2I 作出图像如图所示 由图所示可知，当I1=360mA=0.360A时I2=2.10mA=2.1×10-3A 即流过灯泡的电流I=I1=0.360A 灯泡两端电压U′=1000I2=1000×2.1×10-3V=2.1V 灯泡实际功率P′=U′I=2.1×0.360W≈0.76W 10．（2023·江西赣州·一模）小华通过实验探究一发光二极管正向导电时的伏安特性。实验器材如下： A．发光二极管（用符号表示） B．直流电源（电动势为5.0V，内阻忽略不计） C．电压表V（量程为0~3V和0~15V） D．滑动变阻器R1（0~5000Ω） E．滑动变阻器R2（0~30Ω） F．电流表A（量程为0~200mA，内阻约为0.3Ω） G．开关及导线若干 （1）用欧姆表倍率“×100”档测量电压表3V量程的内阻时，欧姆表示数如图1所示，则阻值为 Ω。 （2）实验中所用的滑动变阻器应选 （填写器材前面的序号）。 （3）请利用所选器材设计实验电路，并将电路图画在答题卡对应的方框内 。 （4）按正确的电路图连接电路，操作无误，得到二极管的伏安特性曲线（见图2）。由伏安特性曲线可知，电压从3.6V增大到4.4V的过程中二极管的电阻 （选填“逐渐减小”、“几乎不变”或“逐渐增大”）。 （5）如果将该二极管与阻值为35Ω的定值电阻串联起来，接到电动势为5.0V、内阻不计的电源两端，二极管正向导通消耗的功率约为 W（结果保留3位有效数字）。 【答案】 2800 E 见解析 逐渐减小 0.153~0.160 【解析】（1）[1]电压表3V量程的内阻为 （2）[2]由于二极管电压从零开始调节，因此滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，滑动变阻器选用R2。 （3）[3]由于二极管的电阻较大，采用电流表的内接法，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示 （4）[4]在I—U图像上任取一点，该点与坐标原点连线斜率的倒数等于二极管电阻的阻值，由于电压在3.6V到4.4V范围内，连线的斜率逐渐增大，因此电阻逐渐减小。 （5）[5]将电源与阻值为35Ω的定值作为等效电源，做出路端电压和电流的I—U图像，该图像与二极管的I—U图像交点坐标即为流过二极管的电流和加在二极管两端的电压，利用图像交点可知 ， 二极管的功率 11．（2023·山东日照·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。 （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】       9.0 0.94 【解析】（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 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 12．（2023·江苏南京·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 【解析】（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 （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 2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$