Question

（12分）小亮同學(xué)為研究某電學(xué)元件（最大電壓不超過(guò)2.5V，最大電流不超過(guò)0.55A）的伏安特性曲線，在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表（量程是3V，內(nèi)阻是6kΩ的伏特表）
B．電壓表（量程是15V，內(nèi)阻是30kΩ的伏特表）
C．電流表（量程是0.6A，內(nèi)阻是0.5Ω的安培表）
D．電流表（量程是3A，內(nèi)阻是0.1Ω的安培表）
F．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0~5Ω），額定電流為0.6A
G．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0~100Ω），額定電流為0.6A
直流電源（電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)）
開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。
該同學(xué)設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示電學(xué)元件上的電流和電壓）。

I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

①為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表選    ；電壓表選     ；滑動(dòng)變阻器選   。（以上均填寫器材代號(hào)）

②請(qǐng)?jiān)谏厦娴姆娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖；
③在圖（a）中描出該電學(xué)元件的伏安特性曲線；

④據(jù)圖（a）中描出的伏安特性曲線可知，該電學(xué)元件的電阻隨溫度而變化的情況為：                                 ；

⑤把本題中的電學(xué)元件接到圖（b）所示電路中，若電源電動(dòng)勢(shì)E=2.0V，內(nèi)阻不計(jì)，定值電阻R=5Ω，則此時(shí)該電學(xué)元件的功率是_______W。

Answer 1

①C；A；F；（3分）；②如答圖1所示（2分）；③如答圖2所示（2分）；④元件電阻隨溫度升高而增大（2分）；⑤0.14～0.18W均可（3分）。

試題分析：①由于某電學(xué)元件的最大電壓不超過(guò)2.5V，最大電流不超過(guò)0.55A，故為了測(cè)量準(zhǔn)確，電壓表選擇量程為3V的A，電流表選擇量程為0.6A的C，又由于測(cè)量的是伏安特性曲線，故電壓需要從0開(kāi)始變化，故電路應(yīng)該采用分壓式，滑變阻器選用較小的阻值，以方便操作，故變阻器選擇F；
②由于待測(cè)元件的電阻約為≈4.5Ω，故對(duì)于小電阻宜采用電流表外接法，實(shí)驗(yàn)的誤差較小，電路采用分壓式連接，故電路圖為答圖1所示；
③根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)，連線即可得圖像為答圖2所示；
④由曲線可知，曲線向電壓軸靠近，則說(shuō)明元件的電阻隨溫度的升高而增大；該項(xiàng)也可以計(jì)算出電壓較小時(shí)，較大時(shí)的電阻值進(jìn)行比較，也會(huì)得出元件的電阻隨溫度的升高而增大的結(jié)論。
⑤由于待測(cè)元件的電阻是變化的，故我們可以在元件的伏安特性曲線坐標(biāo)系上再畫出等效電源的特性直線，等效電源的電動(dòng)勢(shì)為2.0V，定值電阻相當(dāng)于其內(nèi)阻，故它與元件的曲線相交于一點(diǎn)，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流值就是元件兩端的電壓和其中通過(guò)的電流，故電壓約為0.58V，電流約為0.27A，故電學(xué)元件的電功率為P=UI=0.58V×0.27A=0.17W（注意：只要結(jié)果在0.14～0.18W均可）。