Question

【題目】某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，用伏安法研究某電子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲線，要求多次測(cè)量盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，備有下列器材：

A．直流電源（6V，內(nèi)阻不計(jì)）

B．電流表G（滿(mǎn)偏電流3mA，內(nèi)阻）

C．電流表A（，內(nèi)阻未知）

D．滑動(dòng)變阻器R（， 5A）

E．滑動(dòng)變阻器Rˊ（，）

F．定值電阻R0（阻值）

G．開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線若干

（1）根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你設(shè)計(jì)出測(cè)量電子元件R1伏安特性曲線的電路原理圖（R1可用“”表示）。（畫(huà)在方框內(nèi)）_____

（2）在實(shí)驗(yàn)中，為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_____。（填寫(xiě)器材序號(hào)）

（3）將上述電子元件R1和另一電子元件R2接入如圖所示的電路甲中，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中oa、ob所示。電源的電動(dòng)勢(shì)E=6.0V，內(nèi)阻忽略不計(jì)。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3，使電子元件R1和R2消耗的電功率恰好相等，則此時(shí)電子元件R1的阻值為_____，R3接入電路的阻值為_____（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 E 10 4

【解析】

（1）描繪燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；由題意可知，沒(méi)有電壓表，需要用已知內(nèi)阻的電流表G與定值電阻R0串聯(lián)測(cè)電壓，燈泡電阻R=U2/P=14.4Ω，電壓表內(nèi)阻為10+1990=2000Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示：

（2）為方便實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)分壓接法時(shí)，要求用小電阻，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D。

（3）兩元件串聯(lián)，流過(guò)它們的電流始圖相等，電子元件R1和R2消耗的電功率恰好相等，說(shuō)明它們的電壓和電流相等，由圖乙可知，此時(shí)電阻兩端的電壓為U=2.5V，I=0.25A，

根據(jù)歐姆定律得：R1＝U/I=2.5V/0.25A＝10Ω。根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)，可知，此時(shí)流過(guò)R3的電流為：I′=2I=0.5A，兩端的電壓為：U′=E-U=6V-2.5V=3.5V；

R3接入電阻的阻值為：R3=(E-2U)/I=(6-2×2.5)/0.25=4.0Ω；