2025年高考物理复习试题分类训练：实验之描绘小灯泡的伏安特性曲线（解析卷）

专题76实验六：描绘小灯泡的伏安特性曲线

1.（2023.全国•统考高考真题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特

性曲线，实验所用电压表内阻约为6kQ,电流表内阻约为1.5。.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/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关系曲线的示意图

【答案】a

【解析】（1）[1]灯泡电阻

zr2

R,=—0=12Q

L3

由U-/图像可知，当U=6V时，/=0.5A,此时电阻

7?=y=12Q=7?L

可知电表内阻对电路的影响较小，因%>>七,则该同学采用电流表外接法，则该同学选择的电路图是图

(a)。

⑵若选用另一个电路图即图（6）实验，会有

U=Ufr+IRA

则分别代入电流200mA、400mA、500mA,可知对应的电压应为1.3V、4.0V、6.75V,描点连线有

2.（2017•全国•高考真题）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3.8V,额

定电流0.32A）；电压表V（量程3V,内阻3kQ）；电流表A（量程0.5A,内阻0.5。）；固定电阻&（阻值

1000Q）；滑动变阻器R（阻值0-9.00）；电源E（电动势5V,内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图.

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻

（选填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率（选填“增大”“不变’或"减小”）O

（3）用另一电源综（电动势4V,内阻1.00。）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R

的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为Wo（结

果均保留两位小数）

【答案】增大增大0.39/0.38/0.40

【解析】（1）口］小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电

压表的量程，需将电压表与衣。串联后接入电路，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，电路图如

图所示

（2）[2][3]]-U图像中随着电流的增大，图线上点与原点连线的斜率变小，则小灯泡的电阻增大，根据电

阻定律

R=p—

S

可知灯丝的电阻率增大。

[4]当滑动变阻器R的阻值最大为9。时，电路中电流最小，小灯泡功率有最小值。根据闭合电路欧姆定律

得

E=U+I（R+r）

可得

。=-10/+4

在小灯泡的伏安特性曲线图中，再画此时小灯泡的/-。图线，如图

取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点:

­=1.78V

=0.221A

则小灯泡的最小功率为

耳=UJ-0.39W

3.（2021•全国•高考真题）某同学用图3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0.27O）

定值电阻凡

滑动变阻器R/（阻值0-20。）

电阻箱&（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：

图（a）

（1）有3个阻值分别为100、20。、30。的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的

曲线，凡应选取阻值为。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%”或“6”）端；

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱&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（6）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为C（保

留1位有效数字）；

1//mA

图(b)

（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，应将此的阻值调整为

Qo然后调节滑动变阻器Q,测得数据如下表所示：

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尸尸W

（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为尸2,则9=（保留至

整数）。

【答案】10a0.72700增大0.0074100

【解析】（1）口］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

U=6V—2.5V=3.5V

则有

35V

凡=」一二11.7。

”0.3A

则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即&应选取阻值为10J1；

（2）⑵为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的。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

7x10-3

R=Q=0.7Q

10x10-3

（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

30.3

R]+RvR、

解得

居=2700C

（5）［5］由图（6）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中与变大，则灯丝的电阻增大;

（6）⑹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0.046V,则此时小灯泡电功率

P7=0.046VX0.16A-0.0074W

⑺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=2.5VX0.3A=0.75W

故有

73。。

4.（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（6.3V,0.15A）,

直流电源（9V）,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。

V

(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6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】C27.0

【解析】(1)川电流表负极与滑动变阻器的右端的b位置连接，如图

b

(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6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P点时的电压和电流分别为

U=2V,/=74mA

根据欧姆定律I=匕可知小灯泡的电阻为

R

5.(2020.江苏・统考高考真题)某同学描绘一种电子元件的/-。关系图象，采用的实验电路图如题图1所

示，V为电压表,

mA为电流表，£为电源(电动势约6V),R为滑动变阻器(最大阻值20C),当为定值电阻，S为开关。

电压表

图2

(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整

(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表:

电压U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750

电流//mA0.000.100.250.601.704.307.50

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的/-U图线，

1

0.10.20.30.40.50.60.70.8

(3)根据作出的/-U图线可知，该元件是(选填“线性”或“非线性”)元件。

(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻会导致的两个后果是

A.电压和电流的测量误差增大

B.可能因电流过大烧坏待测元件

C.滑动变阻器允许的调节范围变小

D.待测元件两端电压的可调节范围变小

【答案】非线性元件BC

【解析】(1)口]根据题意连接电路如图

电压表

(2)⑵根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图

⑶[3]根据图像可知该元件是非线性元件。

(4)[4]AB./-。图线上某点与原点连线的斜率为4，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流

会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替凡，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和

电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；

CD.根据图像可知待测元件的电压范围小于IV,而电源电动势为6V,因为待测元件两端电压非常小，如

果用导线代替凡，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。

故选BC。

6.（2020•全国•统考高考真题）某同学要研究一小灯泡L（3.6V,0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流

表Ai（量程200mA,内阻&尸10.0。），电流表A2（量程500mA,内阻&2=1.0。）、定值电阻&（阻值

Ro=lO.O。）、滑动变阻器R/（最大阻值10。）、电源E（电动势4.5V,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）若刀、/2分别为流过电流表Ai和A2的电流，利用//、〃、&/和心写出：小灯泡两端的电压U=

流过小灯泡的电流/=o为保证小灯泡的安全，//不能超过______mAo

（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h和b,所得实验数据在下表中给出。

h/mA325585125144173

/2/mA171229299379424470

根据实验数据可算得，当Z;=173mA时，灯丝电阻R=Q（保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻Ro,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Q（保留1位小数）。

【答案】从《卢I2-It18011.68.0

【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Ai和&的总电压，故根据欧姆定律有

U=[(%+凡)

②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为

a

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//不能超过180mA；

(3)根据表中数据可知当//=173mA时，/2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为

t7=3.46V；流过小灯泡的电流为/=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Ai不能超过其量程200mA,

此时结合①有

3.6=0.2?(106)

解得&=8。，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80。

7.(2020・浙江•高考真题)(1)小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后，所选欧姆

挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示，则此电阻器的阻值为Q

(2)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：

①如图丙所示，已经连接了一部分电路，请在答题纸上对应位置将电路连接完整_____o

②合上开关后，测出9组/、U值，在/-。坐标系中描出各对应点，如图丁所示。请在答题纸对应位置的

图中画出此小灯泡的伏安特性曲线O

③与图丁中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接近。

A.16.7QB.12.4QC.6.20

图乙

图丙

1.002.003.00

图丁

【答案】1750(1700-1800)C

1.002.003.00

【解析】（1）[1]阻值为欧姆表盘读数乘以倍率:

17.5xlOOQ=175OQ

（2）①⑵根据图丁可知电压表选择。到3V量程即可，数据从0开始测量，滑动变阻器采用分压接法:

②⑶用平滑曲线画出伏安特性曲线:

③⑷根据图像结合欧姆定律:

所以C选项的电阻较为接近。

8.（2019・浙江・高考真题）小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率的电路.

（1）在实验过程中，调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是的一导线没有连

接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”）；

（2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图所示，

则电流为A,此时小灯泡的功率为W

（3）做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下

列数据，你认为最有可能的是一

A.0.08AB.0.12AC.0.20A

【答案】1点至4点0.300.75C

【解析】（1）在实验过程中，调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是1点至4

点的导线没有连接好，滑动变阻器相当于接成了限流电路；

（2）由表盘刻度可知，电流表读数为0.30A；则灯泡的额定功率：P=IU=0.30x2.5W=0.75W；

„U2.51.00

（3）若灯泡电阻不变，则由尺=7=赤=一二，解得L=0.12A,考虑到灯泡电阻温度越低时阻值越小，

IVzX]

则通过灯泡的电流要大于0.12A,则选项C正确；故选C.

9.（2017•浙江•高考真题）做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接.小王的

连接如图甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误连线

是（填“①”或“②"）；图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是（填“③”“④”

或“⑤”）.小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到处（填"A”或"B”）.闭合开

关S,此时电压表读数为V,缓慢移动滑片C至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为

A.

【答案】@A00.32

【解析】本实验的等效电路图如下:

应该采用分压式、外接法，所以①、④两根导线有问题.

实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拨到最左端，即A处,开关闭合后，电压表读数为0V.

电流表的量程应为0.6A,图乙中电流表的读数为0.32A（不需要估读）.

10.（2016・天津・高考真题）某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数

据尽量精确，绘制曲线完整，可供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3kQ）

电压表V2（量程0~15V,内阻等于15kQ）

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R/（0〜10。，额定电流2A）

滑动变阻器上（0〜1kQ,额定电流0.5A）

定值电阻总（阻值等于1。）

定值电阻&（阻值等于10Q）

定值电阻尺（阻值等于IkQ）

电源E（E=6V,内阻不计）

（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.

(2)该同学描绘出的7-U图象应是下图中的___________.

【解析】①用电压表Vi和R5串联，可改装成量程为U=%(q+E)=4V的电压表；用电流表Ai与R4

rVi

并联可改装为量程为/=〃+■=04A的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法；为使

曲线完整，滑动变阻器应采用分压接法，故选择总阻值小的Ri,电路如图:

②小灯泡灯丝的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I-U图线应该是B.

【点睛】此题考查了探究小灯泡的伏安特性曲线的实验；此题的难点在于题中所给的电表量程都不适合，

所以不管是电流表还是电压表都需要改装，所以要知道电表的改装方法；改装成电压表要串联分压电阻；

改装成电流表要并联分流电阻；其他部分基本和课本实验一样.

11.(2015•福建・高考真题)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，

现已完成部分导线的连接.

(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画

线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接：

UN

(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为A；

(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将只相同的小电珠并联后，直接

与电动势为3V、内阻为1。的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为

W(保留小数点后两位).

0.4442.22-2.28

【解析】(1)滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，则滑动变阻器采

用分压接法，实物图如图所示；

(2)由图知电流表量程为0.6A,所以读数为0.44A；

(3)电源内阻为1欧，所以当外电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电

压等于L5V,由图知当小电珠电压等于L5V时电流约为0.38A,此时电阻约为R=0=3.950,并联后的总

电阻为1欧，所以需要4个小电珠，小电珠消耗的总功率约为尸=