Question

2．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的強(qiáng)度而發(fā)生變化的元件（光的強(qiáng)度可以用照度來反映，光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為Lx）．某光敏電阻R_P阻值和照度之間的關(guān)系圖象如圖，要測量光敏電阻在任意照度時(shí)的電阻值，現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)器材：
一節(jié)舊干電池，兩個(gè)開關(guān)S₁、S₂，導(dǎo)線若干．另外，還有再可供選擇的以下器材：
A．電流表 A （量程：0～0.6A，0～3A）；
B．電壓表 V （量程：0～3V，0～15V）；
C．定值電阻R₁ （阻值：20kΩ）；
D．定值電阻R₂ （阻值：100Ω）；
E．定值電昍R₃ （阻值：10Ω）．
請你從A、B、C、D四種實(shí)驗(yàn)器材中選擇2種器材準(zhǔn)確測量出當(dāng)照度在1.1Lx時(shí)光敏電阻R的阻值，并根據(jù)要求完成下列問題．
①選擇的2種器器材是BD（填寫器材前面的字母序號）．
②選擇電表的量程0～3V．
③在方框中現(xiàn)有電路的基礎(chǔ)上畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（實(shí)驗(yàn)測量過程中不拆接電路）．
④寫出實(shí)驗(yàn)步驟并用字母表示出測量的物理量．
⑤用測量的物理量和已知物理量表示 R=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．

Answer 1

分析 ①根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，由于電源電壓不知，故應(yīng)該選取電壓表，還應(yīng)該選取一定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
②因?yàn)橐还?jié)舊干電池電壓低于3V，故電表量程選擇小量程即可；
③根據(jù)原理和選擇器材設(shè)計(jì)電路；
④根據(jù)電路圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；
⑤利用歐姆定律推導(dǎo)測量電阻大小表達(dá)式．

解答 解：
①根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，由于電源電壓不知，故應(yīng)該選取電壓表，結(jié)合一定值電阻，即可測量待測電阻大小，因?yàn)闇?zhǔn)確測量出當(dāng)溫度在32℃時(shí)熱敏電阻R的阻值，
由曲線圖可知，待測電阻大小在100Ω～200Ω之間，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可知電阻越大分得的電壓越大，當(dāng)選取R₁時(shí)，電源電壓幾乎全加在待測電阻兩端，定值電阻不起作用，故應(yīng)該選擇R₂定值電阻；
故選擇器材有BD；
②因?yàn)橐还?jié)舊干電池電壓低于3V，故電表量程選擇小量程即可，即電壓表量程為：0～3V；
③實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：

④實(shí)驗(yàn)步驟為：A、閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₁；B、閉合開關(guān)S₁、S₂讀出電壓表示數(shù)為U₂；
⑤由R=$\frac{U}{I}$可知待測電阻大小為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}}{{R}_{2}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．
故答案為：（1）①BD；②0～3V；③電路如上圖；④A、閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₁；B、閉合開關(guān)S₁、S₂讀出電壓表示數(shù)為U₂；⑤$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．

點(diǎn)評 此題主要考查學(xué)生對于利用單電表加定值電阻測量待測電阻的實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，屬于難點(diǎn)，難度程度較大．