实验：描绘小电珠的伏安特性曲线（解析版）-2024-2025学年高二物理上学期末复习讲义

第12讲实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

划重点之高二期中期末复习精细讲义

。送点导航。

考点1实验操作和器材的选取

考点2数据处理和误差分析

考点3实验改进拓展创新

a111AI

r-0®—।

i.描绘小电珠的伏安特性曲线

实验目的

2.分析伏安特性曲线的变化规律

用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U,7)

实验原理

值，在U-/坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来

小电珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0〜3V〜15V)与电流表(0-0.6A~

实验器材3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20。)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关

一个、导线若干、坐标纸、铅笔.

1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按

图中的原理图连接好实验电路

2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S

3.移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值。和电流值/,并将测量

实验步株数据填入表格中，断开开关S

U(V)00.20.40.60.81.01.2

/(A)

“v)1.62.02.42.83.23.63.8

/(A)

4.拆除电路，整理仪器

1.在坐标纸上以。为横轴，以/为纵轴，建立坐标系.

2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点.（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所

数据处理

描图线充分占据整个坐标纸为宜）

3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线

1.电路的连接方式：（1）电流表应采用外接法：因为小电珠（3.8V,0.3A）的电阻很小，

与0〜0.6A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

连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.

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零的一端，使开关闭

合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电

注意事项

压过大而烧坏灯丝

图线在5）=1.0V左右将发生明显弯曲，故在。=1.0V左右绘点要密，以防出

现较大误差

4.当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录/后马上断开开关

5.误差较大的点要舍去，/-U图线应是平滑曲线而非折线

1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差

误差分析2.电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数

3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差

考点1:实验操作和器材的选取

仪器选择的一般顺序是先易后难.首先确定出必须使用而又不必选择的仪器，然后以其为突破

口，根据电路要求和电路计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程.待测

电阻的额定电流、额定电压（估算值）是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据.如滑动变阻器

的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还

要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响，一般来说如果是限流法选定比待测电阻大几倍

的滑动变阻器，如果是分压法选定阻值小的滑动变阻器.

【典例1】甲实验小组要探究一个规格为5.0V、0.20W的小灯泡的伏安特性曲线。有下列器材可供

选用：

A.电压表Vi（量程0-6V,内阻值约1.5kC）

B.电压表V2（量程0-20V,内阻20kQ）

C.电流表Ai（量程0-3A,内阻0.2。）

D.电流表A2（量程0-50mA,内阻2.0Q）

E.滑动变阻器&（最大电阻约20Q）

F.滑动变阻器（最大电阻约1k。）

G.电源（电动势6V,内阻不计），开关一个，导线若干

（1）要求小灯泡电压从零开始调节，为了调节方便，测量尽可能准确，电压表应选用,电流

表应选用,滑动变阻器应选用（填器材前面序号）。

（2）根据所选器材和要求在虚线框中并画出实验电路图

（3）乙实验小组正按正确操作得到另外一个元件伏安特性曲线（/-U图象如图），如果将这个元件直接

接到电动势为3.0V、内阻值为7.5。的电源两端，则该元件电阻值是。（结果保留2位有效

数字）

//A

UN

⑶15

【详解】（1）［1］灯泡额定电压为5.0V,因此电压表应选择6V量程的电压表，故选A；

［2］灯泡的额定电流

P0.2

二40mA

U

故电流表只能选择D；

［3］本实验中采用滑动变阻器分压接法，所以滑动变阻器应选择总阻值较小的E。

（2）本实验中电流从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法；同时因灯泡内阻较小，故电流表采

用外接法：故原理图如图所示

（3）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如图所示

两图的交点表示灯泡的工作点，则由图可知，灯泡电压为1.98V,电流为0.13A,故电阻

U1.98

R=-=15n

I0.13

【典例2】某实验小组的同学计划描绘一灯泡的伏安特性曲线，其额定电压为5V,额定电流为1.0A,

可供选择的实验器材如下:

电压表V（量程。〜3V,内阻RV=1000Q）；

电流表A（量程0〜0.6A,内阻RA=1Q）；

滑动变阻器&（阻值变化范围。〜5Q）；

滑动变阻器&（阻值变化范围0〜1000Q）;

定值电阻氏3（阻值1Q）；

定值电阻夫4（阻值10。）；

定值电阻/?5（阻值1000Q）;

定值电阻&（阻值2000Q）；

电源E（电动势6V）；

开关S、导线若干。

（1）为了较精确地完成测量，该小组的同学设计了如图所示的实验电路，则与电压表串联的电阻灯1

应选择;与电流表并联的电阻孔2应选择；滑动变阻器应选择-（均选填

器材符号）

⑵某次测量时，电流表的示数为0.20A,电压表的示数为1.00V,则此时该灯泡的阻值为0。

【答案】⑴R5R3Ri

（2）4.5

【详解】（1）口］电压表串联定值电阻Rs时，由电压表的改装原理可知，改装后电表的量程为

U„3

Um=诵的+Rs）=旃X（1000+1000）V=6V

同理，电压表串联定值电阻凡时，改装后电压表量程为

，u„3

um=萨（Rv+&）=77^7X（1000+2000）V=9V

Ay1UUU

由于灯泡的额定电压为5V,可知与电压表串联的电阻Rxi应选择R5；

⑵电流表与定值电阻&并联时，由电流表的改装原理可知，改装后电流表的量程为

ISRA0,6x1

Im=Is+=0.6A+―--A=1.2A

同理，电流表并联定值电阻灯时，改装后电流表量程为

,IRRA0.6x1

/m=，g+『=66A+—7—A=0.66A

K41U

由于灯泡的额定电流为1.0A,则与电流表并联的电阻R,2应选择R3。

[3]描绘电学元件的伏安特性曲线时，电流和电压应从零开始调节，滑动变阻器采用分压接法，为了

方便调节，滑动变阻器应选择阻值较小的大。

（2）某次测量时，电流表的示数为0.20A,电压表的示数为1.00V,则通过灯泡的电流为

0.20X1

4=0.20A+A0.4A

灯泡两端电压为

U1.00

[7=—(即+&)一风=7^77x(1000+1000)V-0.20xIV=1.8V

LAy1000

根据欧姆定律可知此时该灯泡的阻值为

U一

/?i=--L=4.511

考点2：数据处理和误差分析

在描点时，一是不要忘了（0,0）这个点，二是连线时用平滑的曲线连接，使尽量多的点落在曲线

上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，较远的点舍去，三是理解好曲线斜率的意义，如果是U-/

图线，斜率表示电阻，如果是/-。图线，斜率表示电阻的倒数.

【典例3】物理兴趣小组研究某小灯泡的伏安特性,实验室可提供的器材:小灯泡（额定电压为3.0V）,

直流电源（4.5V）、滑动变阻器（最大阻值为5。）、量程合适的电压表和电流表、开关和导线若干，

如图甲所示的实物图已完成连线。

（1）为了尽可能减小实验误差，且要求小灯泡两端电压能够在0〜3V变化，滑动变阻器应选用

（填“分压式”或“限流式”）接法;

(2)闭合开关前，应把滑动变阻器滑片移到(填%”或“6”)端；

(3)小组同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到/-U图像，如图乙所示。当小灯泡两

端加2.0V电压时，小灯泡的电阻尺=Q(结果保留两位有效数字)；

(4)将两个规格相同的这种小灯泡并联后接到电动势为3.0V、内阻为2.5。的另一电源瓦上。则每个

小灯泡的实际功率为W(结果保留2位有效数字)。

【答案】(1)分压式

⑵。

(3)4.0/4.1/4.2/4.3/4.4

(4)0.42/0.43/0.44/0.45/0.46

【详解】(1)要使小灯两端电压能从0开始较大范围变化，滑动变阻器应采用分压式接法；

(2)闭合开关前，应调节滑动变阻器使测量电路两端电压从0开始变化，所以应滑到。端；

(3)由图像可知，当小灯两端加2.0V电压时，电流为0.48A,则根据欧姆定律得

U

R=了=4.2。

(4)设灯泡的实际电压为U,实际电流为/,则根据闭合电路的欧姆定律得

U+2Ir=E

变形后得

U=-51+3

P=U/=1.2X0.36W=0.43W

［典例4］某同学想通过测绘小灯泡的/-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律.所用器材如

下：

待测小灯泡一只，额定电压为2.5V,电阻约为几欧;

电压表一个，量程0〜3V,内阻约为3k。；

电流表一个，量程0~0.6A,内阻约为0.111；

滑动变阻器一个；

干电池两节；

开关一个，导线若干。

⑴请在图甲中补全实验的电路图o

⑵图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于(选填Z”或“3”)端。

(3)某次测量时电流表示数如图乙所示，该示数为Ao

(4)该同学通过实验作出小灯泡的/-U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为

Q(结果保留两位有效数字)。

(5)/-U图像弯曲的原因是.

—(Y^

u_®_—®_I

_________

Ro

——|i~~।

【答案】(1)ES

(2)B

(3)0.23

(4)5.9/6.0

(5)随着电流(电压)增大，灯丝温度升高，电阻变大。

【详解】(1)为了测绘小灯泡的一U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律,所以还应有电流表,

由于小灯泡电阻较小，所以电流表应外接，故电路图如答图所示。

''~0~—®_I

______

R。

——|i<<—।

ES(2)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于3处，使在刚好闭合S时，

测量电路部分处于短路状态电流表和电压表的示数均为零，起保护作用。

(3)电流表量程为0.6A,由题图乙可知电流表读数为0.23A。

(4)由于小灯泡的额定电压为2.5V,由图题图丙知，电流为0.42A,由欧姆定律得

R=?=6.0C(5)随着电流(电压)增大，灯丝温度升高，电阻变大。

考点3：实验改进拓展创新

1.创新点分析

以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现

开放性、探究性等特点.

2.命题视角

视角1以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系

视角2图象法处理数据及实物连线

视角3实验仪器的选择及控制电路的选择

视角4数据处理方式的改进

采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理.

【典例5】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/—U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/—U图像。

⑴为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图—（填或*"）。

（2）已知电压表V的量程为0〜1.5V,内阻为21k。，若要将该电压表改装成量程为0~4V的电压表,

该电表需串联一个kQ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1k。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E=3V,内阻r=5000,可得电池板消耗的功率—mW(保留三位有效数字)。

【答案】⑴。

(2)35

(3)64.3%

(4)2.58mW

【详解】(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0。

(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

1.5V_4V

21k。21kQ+Rx

代入得

Rx=35kQ

(3)由图丙，图像与纵轴交点为电动势，即2.80V。若把它与阻值为1k。的电阻连接构成一个闭合

图像交点为工作点，即电阻两端电压为1.80V。该电池板的效率是

UI1.80

片犷揖X1°0%=64・3%

(4)设Rs两端的电压为U,电流为",由闭合电路欧姆定律可得

U=E-Irr

则有

U=3-500/1

作出电源的图像U—/,如图所示

//mA

6

5

4

3

2

00.51.01.52.02.53.03.5"0"

可得，电池板消耗的功率约为

P=1x2.58mW=2.58mW

【典例6】某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，并研究灯丝的导电特点。

(1)实验中用电流传感器代替电流表，请将图甲的电路图补充完整_

(2)滑动变阻器有两种规格，本实验应选(填标号)。

A.最大阻值5。B.最大阻值1000。

⑶某次测得的电流/=1.6A,电压U=1.2V,此状态下小灯泡电阻的测量值%=,测量值

比真实值偏(填“大”或“小”)。

(4)描绘出小灯泡的U-/曲线如图乙所示，可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变

(5)若小灯泡与R=1.5Q的定值电阻并联，连接在E=3.0V、尸1.5。的电源正负极间，如图丙所示。小

灯泡的电流为,实际消耗的功率为。

【答案】⑴

⑵A

⑶0.75小

⑷大

(5)1.20.72

【详解】(1)研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式，完

整的电路图如图所示

(2)滑动变阻器采用分压式接法，这就需要滑动变阻器选择小阻值的，故选A。

(3)[1]电流/=1.6A,电压U=1.2V,则灯泡电阻为

U

R=-=0.75H

[2]因电流表采用的是外接法，电压表分流导致电流的测量偏大，故电阻的测量值偏小。

(4)由小灯泡的U-/曲线上每点与坐标原点的连线构成的割线斜率代表瞬时电阻，故随着电压的

增大，灯泡的功率增大，温度升高，电阻率增大，导致电阻增大。

(5)设流过灯泡的电流为/,灯泡两端的电压为U,由闭合电路欧姆定律可得

U

E=(/+-)r+U

R

变形可得

RRr

U=-------E---------7--=1.5-0.75/

R+rR+r

即看成等效电源的电动势为E'=1.5V,等效内阻为r=0.75Q,作出等效电源的图像如图所示

UN

读两条线的交点即为工作点，则小灯泡的电流和电压为

Ix1.2A,Ux0,6V

则小灯泡实际消耗的功率约为

P=UIy0.72W

1.某同学想通过测绘小灯泡完整的伏安特性曲线来研究小灯泡的特性。所用器材如下：

待测小灯泡1只（额定电压为3.8V,额定电流为0.32A）；电压表一个（量程。〜2V,内阻为2kQ）；

电流表一个（量程0〜0.4A,内阻约为3（1）；定值电阻&（阻值为1k。）；定值电阻R2（阻值为2k。）；

滑动变阻器（阻值0〜10。）；电源（电压为5.0V）；开关一个，导线若干。

⑴为测量小灯泡两端的电压，需要将电压表与定值电阻（填“％”或"2"）（填“串”或“并”）

联。

（2）根据实验目的和提供的器材，将图甲的电路图补充完整。

（3）实验描绘出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图乙可知，随着小灯泡两端电压增大，灯丝

的电阻（填“增大”“不变”或“减小”）。

//mA

350

300

250

200

150

100

50

0

1234u/v

乙

【答案】⑴R2串

⑵见解析

⑶增大

【详解】（1）小灯泡的额定电压为3.8V,则电压表需要与定值电阻此串联，串联后电压表量程

为。〜4V。

（2）待测灯泡电阻

「U额3.8

Rxx——=II—11.9£1

/额032

由于

Rv)%

RxRA

因此选择电流表外接法，电路图如图所示

（3）在/-U图像中，图线上的点与坐标原点连线的斜率为电阻的倒数，由题图乙可知，随着小灯

泡两端电压增大，灯丝的电阻增大。

2.某同学想通过测绘小灯泡的/-U图像来研究某型号小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材

如下：待测小灯泡，额定电压为6V,额定电流0.5A：

A.电源E（电动势6V,内阻不计）

B.电压表Vi（量程3V,内阻为3kQ）

C.电压表V2（量程15V,内阻约15kQ）

D.电流表A（量程0.6A,内阻为0.5。）

E.固定电阻4（阻值3kQ）

F.滑动变阻器&（阻值070.0。）；

G.滑动变阻器R2（阻值07k。）；

H.导线和开关

实验要求：滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。

（1）实验中电压表应选用（填仪器前的字母）；滑动变阻器尺应选用（填写

仪器前的字母）。

甲乙丙

（2）在图甲所示的电路基础上画出符合要求的实验电路图。

（3）某同学通过实验测得该灯泡U-/线如图乙。根据U-/线可知，随着电压的升高该灯泡的电阻—

（选填“增大'或"减小”）。

（4）现将一个这样的灯泡与一个4。的定值电阻串联，接在一电动势为5V、内阻为1C的电源两端，如

图丙所示，则灯泡的功率为W（结果保留两位有效数字）。

（4）1.1/1.2/1.3

【详解】（1）[1]若使用电压表V2,表盘指针偏转较小，实验误差较大，故实验中电压表应选用

并将电压表Vi改装成大量程电压表，故选B。

⑵为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接法，滑动变阻器应

选择阻值较小的，故选F。

(2)电压表Vi量程较小，需串联定值电阻改装成大量程电压表，电压要从零开始测量，滑动变阻器

采用分压式接法，电流表和电压表内阻已知，则电流表应选用内、外接法均可，实验电路图如图所

(3)根据R=,可知随着电压的升高该灯泡的电阻增大。

(4)根据闭合电路欧姆定律可知

E=[/+/(/?+r)

整理得

U=5-51

交点为(0.38A,3.2V),两灯泡的总功率为

P=0.38x3.2W-1.2W

3.在测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某实验小组的电压表坏了，老师给他们一个多用电表替

代电压表进行实验。

（1）该组同学拿到多用电表后，用多用电表测量常温下小灯泡的电阻，操作如下：先把选择开关打到

多用电表欧姆“X10”挡，欧姆调零后进行测量。测量时发现指针偏角过大，则应换用（填

“X100”或“X1”）挡,重新进行欧姆调零，再测量。

（2）现要测量小灯泡正常发光时的电阻，其电路如图甲所示，调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，

多用电表的选择开关打到电压挡，（填“红”或“黑”）表笔接a,另一表笔接（填“b”

或“c”）测其两端电压。

（3）该组同学测绘的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，则该小灯泡在常温状态下的电阻约flo

（结果保留两位有效数字）

【答案】（l）x1

⑵黑b

（3）6.7

【详解】（1）指针偏转角度太大即电流太大，欧姆读数太小，所以应换更小倍率的挡位，即xl挡。

（2）多用电表当电压表使用时，红表笔接正，黑表笔接负，所以黑表笔接a。电阻比较小，用

电流表外接法测量比较准，所以红表笔接儿

（3）当电流较小时，灯丝的电阻几乎不变，其U-/图象近似为一直线，该直线的斜率”即为小灯泡

常温下的电阻，由图象可得，电阻约为

0.4V

R=------------~6.711

60X10-3A

4.某同学用伏安法测定小灯泡（4.5V,2.5W）的伏安特性曲线，除了小灯泡、开关S、导线外，还

有下列器材供选用:

A.电压表Vi（量程0〜3V,内阻为3kQ）

B.电压表V2（量程0〜15V,内阻约10kQ）

C.电流表A1（量程0~3A,内阻约0.01C）

D.电流表A2（量程0〜0.6A,内阻约0.05。）

E.电阻箱&（最大阻值为9999。）

F.电源E（电动势6V,内阻不计）

G.滑动变阻器描（阻值范围070。）

实验要求能够实现在0〜4.5V的范围内对小灯泡的电压进行测量，完成下列步骤:

（1）电流表选用（填“A/或"A2”）。

（2）为使测量尽量准确，要对电压表进行改装，现要求改装成量程为4.5V的电压表，则电压表选用

（填““或“2“）与电阻箱&串联，并&的阻值调为。。

（3）将图中的器材符号连线（其中电源E和开关S已连好），画出实验电路原理图

A

~®--®—

-db-

~

（4）实验中设电压表读数为U,电流表的读数为/,并将电流表的读数视为流过小灯泡的电流，则小

灯泡在此电压下的阻值表达式为；与真实值比较，电阻的测量值________（填“大于”“小于”

或“等于,,）其真实值。

【答案】（1用2

【详解】（1）电流表测量的最大电流为

2.5W

/m=T5vas0-56A

则电流表选A?。

（2）由于是串联，而且只有电压表Vi内阻已知，则电压表选Vi，由串联分压可知，电压表Vi

的电压为3V时，出的电压为L5V,则

3V300011

=

L5VRz

解得

Rz=1500。

（3）实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节，则电路应用“分压式”，小灯泡的阻值较小，为

减小误差用“外接法”测电阻，电路图为

(4)由题可知，小灯泡两端电压为”，流过小灯泡的电流约为/,则小灯泡的电阻为工。用外接法

测电阻，电流表的读数大于小灯泡的电流，故测量值小于真实值。

5.某同学想通过测绘小灯泡的/-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律.所用器材如下:

待测小灯泡一只，额定电压为2.5V,电阻约为几欧；

电压表一个，量程0〜3V,内阻约为3k。；

电流表一个，量程0~0.6A,内阻约为0.111；

滑动变阻器一个；

干电池两节；

开关一个，导线若干。

(1)请在图甲中补全实验的电路图.

甲

(2)图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于(选填，”或“8”)端。

(3)某次测量时电流表示数如图乙所示，该示数为A。

(4)该同学通过实验作出小灯泡的/-U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为.

Q(结果保留两位有效数字)。

(2)B

(3)0.23

(4)5.9/6.0

(5)随着电流(电压)增大，灯丝温度升高，电阻变大。

【详解】⑴为了测绘小灯泡的/-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律,所以还应有电流表,

由于小灯泡电阻较小，所以电流表应外接，故电路图如答图所示。

r4sbi

1_®——®_I

____

R。

——|i<<—।

ES(2)开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于8处，使在刚好闭合S时,

测量电路部分处于短路状态电流表和电压表的示数均为零，起保护作用O

(3)电流表量程为0.6A,由题图乙可知电流表读数为0.23Ao

(4)由于小灯泡的额定电压为2.5V,由图题图丙知，电流为0.42A,由欧姆定律得

/?=亨=6.0。(5)随着电流(电压)增大，灯丝温度升高，电阻变大。

6.某同学描绘的标有“2.5V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线如图所示。

（1）你认为曲线弯曲的原因是。

（2）该同学选用的器材除了开关，导线外，还有：

电压表Vi（量程0〜3V,内阻等于3k。）电压表V2（量程0〜15V,内阻等于15k。）

电流表Ai（量程0〜200mA,内阻等于10Q）电流表A2（量程0〜3A,内阻等于0.1Q）

滑动变阻器处（0~10Q,额定电流2A）滑动变阻器心（0~lkQ,额定电流0.5A）

定值电阻&（阻值等于10Q）定值电阻以（阻值等于IkQ）

电源£（£=3V,内阻不计）

利用以上器材完成实验，你认为电流表应选,电压表应选=

（3）请你在虚线框中画出该同学实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

【答案】（1）小灯泡电阻随温度变化而变化

电压与电流之比增大，即灯泡电阻增大，所以图线弯曲的原

因是小灯泡电阻随温度变化而变化。

（2）由于灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.3A,所以电压表的量程应选择0〜3V,电流

表量程应选择0〜200mA,即电压表选择V1,电流表选择A1。

（3）由于电流表Ai量程小于灯泡的额定电流，故应用电流表Ai与定值电阻并联改装成较大量程的

电流表，且并联电阻应选小电阻科，此时电流表量程为

/A1fAl

/=/

A10.4A

R4

由于待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法；为使小灯泡的伏安特性曲线更完整，所测电流、

电压范围应较大，故滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的R/,电路图如图所示

-r-®-

/<4

——----------------------------

।——ii—厂—

7.某同学想测绘小灯泡的/-U图像，所用器材如下：

A.待测小灯泡一只（额定电压为3.7V,额定电流为0.3A）；

B.双量程电压表V（0〜3V,内阻约为3.0kQ;0〜15V,内阻约为10k。）；

C.双量程电流表A（0〜0.6A,内阻约为1.0。;0〜3A,内阻约为0.1Q）；

D.滑动变阻器&（。〜10O,2A）；

E.滑动变阻器7?2（0〜loon,1A）；

F.4节干电池（每节干电池的电动势均为1.5V,内阻均为1.0Q）；

G.开关和导线若干。

乙

（1）请将图甲中的电路补充完整。

（2）滑动变阻器应选（填“心”或闭合开关前滑动变阻器应移动到（填“左

或“右”）端。

(3)根据实验数据描绘出小灯泡的/-U图像，如图乙所示，现串联2节干电池并将小灯泡接在干电池

两端，如图丙所示，则此时小灯泡的实际功率为W(结果保留两位小数)。

(3)0.60

【详解】(1)测小灯泡额定电压为3.8V,电压表的量程应选用0〜15V,待测小灯泡额定电流为0.3A,

电流表的量程应选用0〜0.6A,待测阻值约为

U3.8

R———=—Q〜13Q

xI0.3

根据

JR/A=10011>Rx

为减小实验误差，电流表应采用外接法，想测绘小灯泡的/-U图像，小灯泡两端电压应从零开始，

滑动变阻器应采用分压式接法，实物连接如图所示

(2)[1]滑动变阻器应采用分压式接法，滑动变阻器应选阻值较小的，故选七。

[2]小灯泡两端电压应从零开始，闭合开关前滑动变阻器应移动到右端。

(3)2节干电池的/-U曲线为

2E=U+l-2r

整理得

5

/=--{/+1.875

在小灯泡的/-U图像中作出2节干电池的/—U曲线，可得交点坐标为（2.5V,0.24A）,此时小灯泡的

实际功率为

P=U1=2.5义0.24W=0.60W

8.某物理兴趣小组描绘一个标有“4V、2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由

零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：

A.直流电源4.5V（内阻不计）

B.直流电流表0〜600mA（内阻约为5。）

C.直流电压表0〜3V（内阻等于6kQ）

D.滑动变阻器0~10Q,额定电流2A

E.三个定值电阻（的=lk。，R2=2k。，R3=5k。）

①小组同学研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装,

在给定的定值电阻中选用（选填“七"？2”或？3”）与电压表串联，完成改装。

②实验测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与产和P与［/2的关系，下列示意

图中合理的是（/和U分别为流过灯泡的电流和灯泡两端的电压）。

③若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图6所示电路连接，电源电动势E=6V,内阻r=2Q,欲

使滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，此时滑动变阻器消耗的电功率为W（结果保

留1位小数）。

【答案】R2B1.8

【详解】①［1］器材中提供的直流电压表量程只有3V,而小灯泡A的额定电压为4V,所以需要给电

压表串联一个电阻从而扩大量程，设定值电阻的阻值为尺，则根据串联分压规律有

R_1

R?=3

解得

R=2k。

则定值电阻选择R2；

②［2］随着电压的升高灯泡电阻增大，所以灯泡的功率

,U2

p=pR=—

则尸¥图象的斜率增大，而尸一［72的斜率减小。

故选B。

③［3］假设通过灯泡的电流为/,灯泡两端的电压为U,由闭合电路欧姆定律定律得

2U=6—4/

化简得

3U

I=-------

22

如图中曲线所示，与小灯泡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

泡的功率，功率为

则滑动变阻器消耗的功率为L8W。

9.某实验小组要描绘一个标有“3.4V1W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室供选择的器材如下:

A.电压表V（量程5V,内阻约为5kQ）

B.直流电源E（电动势4V,内阻不计）

C.电流表Ai（量程300mA,内阻约为2。）

D.电流表A2（量程600mA,内阻约为1。）

E.滑动变阻器处（阻值0~10。）

F.滑动变阻器心（阻值0〜2000）

G.开关S、导线若干

（1）为了使调节方便，测量的准确度较高，应选用电流表为（填“C”或"D”）；滑动变阻器

应选用（填“E”或"F”）；根据选用的器材连接了部分电路，如图甲所示，请用笔画线代替导

线将电路连接完整

（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最（填“左”或“右”）端，闭合开关后，调节滑

动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、/o作出的/-U图像如图乙所示，由图像可知，小灯

泡灯丝电阻随温度的升高而（填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为2V时,

其灯丝电阻值约为Q。

（3）由于电表内阻的影响，实验测得的/-U关系图线要比实际的关系图线位置偏（填

“高”或"低”）。

（4）小灯泡的电功率尸和电阻R随电压而变化的图像可能分别是图中的，

【答案】CE左增大8

IWJBC/CB

【详解】（1）[1]小灯泡的额定电流

1

I=——A«0.29A

3.4

为了使指针偏转角度较大，则电流表应选用C；

⑵为了能使电压从零开始调起，电路采用分压电路，因此滑动变阻器选用最大阻值较小的E；

[3]安培表采用外接法，电路连接如图所示

（2）[4][5][6]闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最左端，使其输出电压为零，由图像可知，小

灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，当小灯泡两端所加电压为2V时，电流为0.25A,灯丝的电阻约

为

U

R=了=8Q

（3）⑺因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量得到的/-U图像中

的电流偏大，故比实际图线的位置偏高。

(4)[8]AB.根据

P=U1

可知

p

I=u

即P-U图像的割线斜率为电流/。随着。增大，/增大，故A错误，B正确；

CD.R-U图像的割线斜率的倒数为/,随着U增大，/不断增大，因此R-U图像的割线斜率应不

断减小，故D错误，C正确。

故选BCo

10.某实验小组研究额定电压为3V的小电风扇的电动机工作特性.

⑴实验中，为使电动机的电压从零开始增大，应选择电路（选填“甲”或"乙”）。

（2）正确选择电路后，请用笔画线代替导线，将图丙中实物电路补充完整__________；图丙中闭合开

关前，滑动变阻器的滑片P应置于（选填“左”或“右”）端。

（3）缓慢移动滑片P,记录电压表示数。和对应的电流表示数/,描出相应的点如图丁所示。

由图丁可知，该电动机的内阻约为Q（保留两位有效数字）；由于电流表和电压表不是理

想电表，电动机内阻的测量值与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。

（4）将电动机直接接在一电源两端，已知该电源的电动势E=3.0V,内阻r=2.5Q,电动机内阻阻值

不变，则电动机的机械功率约为W（保留两位有效数字）。

【答案】⑴乙

⑵左

⑶3.0偏大

(4)0.32

【详解】（1）本实验中要求使电动机电压从零开始调节，故应采用分压接法，故电路图应选择乙;

（2）[1]按照电路补充实物电路如下

[2]为防止电动机因电压过高而损坏，且为了使其电压从零开始增大，滑动变阻器的滑片P应置于左

端；

（3）[1]电动机转动前是纯电阻电路，根据图丁可得电动机的内阻约为

1.5

R==3.0Q

0.5

⑵由于电流表不是理想电表，会分走一部分电压，导致电压表测得的电动机电压偏大，导致测得的

内阻偏大；

（4）如下图所示做出电源伏安特性曲线，根据交点可得电风扇正常工作时的电流约为0.4A,电压

为2V,其电动机工作时的热功率为

22

PQ=IR=0.4X3=0.48W

电动机工作时的总功率为

P=[//=2X0.4=0.8W

则电动机正常工作时的机械功率约为

P机械=P-PQ=08-048=0.32W

//A

H.某同学在探究小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：灯泡L,量程恰当的电流表A和电

压表V,直流电源E,滑动变阻器7?,开关S等，要求灯泡两端电压从0开始变化。

图1图2

⑴某同学已连接如图1(a)所示的电路，下列说法正确的是一。

A.开始测量前，开关S不应该闭合

B.应该采用电流表内接法

C.开始测量时，滑动变阻器滑片尸位置不当，应将其置于。端

D.连接负极与6点的导线是多余的，应该撤除

(2)通过实验获得数据，该同学描绘出了如图1(b)所示的灯泡的U-/图像，该灯泡常温下的电阻值

约为Q(结果保留2位有效数字)。

(3)做完实验后，认识到描绘伏安特性曲线常以电流/作为纵轴，电压。作为横轴，于是他又将图像

改为如图2中的曲线1所示,考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近图2中的曲线(选

填“2”或“3”)。

【答案】⑴A

(2)2.5

(3)3

【详解】(1)A.根据实验安全操作可知，电路接通前开关应处于断开状态，故A正确；

B.小灯泡的电阻较小，应该采用电流表的外接法，故B错误；

C.滑动变阻器采用了分压式接法，在开始测量时，应使并联部分分压为零，故滑动变阻器滑片尸

位置不当，应将其置于6端，故C错误；

D.连接负极与b点的导线是滑动变阻器分压式接法的一条必须的导线，并不是多余的，不应该撤

除，故D错误。

故选Ao

(2)灯泡常温下的电阻几乎是不变的，相当于电压和电流较小时的电阻，根据图像的斜率可得

U0.5

R=—=——11=2.5。

I0.2

(3)将图像改为如图2中的曲线1所示，考虑误差因素，由于电流表外接，所以测量电阻会偏小，

故图像更接近图2中的曲线3。

12.稳压二极管的功能是使电路输出稳定的电压，其工作原理如图1所示。当成两端输入电压增大

导致二极管的分压高于其稳压值U。时，二极管的反向电阻骤降，则电阻R上分得电压增加，使得cd

端仍保持电压勿输出。现用图2所示电路描绘稳压二极管的反向伏安特性曲线。其中电压表的内阻

很大，滑动变阻器有：A(阻值0〜20Q,2A),B(阻值0~5Q,3A)分别起到粗调和微调功能。

(1)请根据图2电路，将图3中的实物连线画完整.

(2)闭合开关前，图3中滑动变阻器&的滑片Pi应移至____,滑动变阻器&的滑片P2应移至—(选

填“左端”、“右端”或“中间”)；

(3)经过实验，测量数据，描点作图，得到了该稳压二极管的伏安特性曲线，如图4所示。由图1电

路，若防端输入电压Uab=20V,R=4000Q,请根据实验中所测得的稳压二极管的特性曲线，确

定此时的稳压值为—V（结果保留两位有效数字）。

Z/mA

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

6.0LTV

图4

【答案】⑴

（2）右端左端

(3)5.2

【详解】（1）实物连线如图所示。

（2）[1]⑵闭合开关前，为保证测量路段电压（电流）为零，保证微安表的安全，题图3中滑动变

阻器灯的滑片Pi应移至右端，滑动变阻器7?2的滑片P2应移至左端。

（3）不考虑稳压二极管的内阻，流过电阻的电流为

U20

/=Yab=——A=5mA

R4000

由图像可以看出，当通过二极管的电流增大到3.0mA后，二极管两端电压基本不变，由图像可以读

出稳压二极管的稳压值为5.2V。

13.要测绘一个标有“3V0.9W”小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,

并便于操作。己选用的器材有:

电池组（电动势为4.5V,内阻约1Q）；

电流表（量程为0〜300mA,内阻约5。）；

电压表V（2V,内阻为2k。）；

三个定值电阻（R/=lk。，R?=2.5kQ,7?5=5kQ）

滑动变阻器（最大阻值20。，额定电流1A）

开关及导线若干

（1）小明研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装。在

给定的定值电阻中选用（选填“R/"、"上”或“用”）与电压表.（选填“串联”或“并联”）,

完成改装。

⑵实验的电路图应选用图（）

<Y>

每

（3）利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，分析曲线可知小灯泡电阻随温度变化的特点

是：温度升高电阻（填“增大”或“减小

⑵B

⑶增大

【详解】（1）小灯泡额定电压为3V,则只需将电压表的量程扩大到3V即可，因电压表V量

程为2V,内阻为2k。，则在给定的定值电阻中选用处=lk。与电压表串联，完成改装。

（2）因电压表内阻已知，且电压表内阻远大于小灯泡的电阻，则可采用电流表外接电路；为了使得

小灯泡两端得到从零开始的电压，则滑动变阻器用分压电路。

故选B。

（3）因/-U图像上各点到原点连线的斜率的倒数等于小灯泡的电阻，分析曲线可知小灯泡电阻随温

度变化的特点是：温度升高，电阻增大。

14.某同学探究一个工作电压在3V〜4V之间的