Question

5．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(xiàn)，要求多次測(cè)量并盡可能減小實(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10Ω）
C．電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻未知）
D．滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，5A）
E．滑動(dòng)變阻器R'（0～200Ω，1A）
F．定值電阻R₀（阻值為1990Ω）
G．開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線(xiàn)若干
（1）根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你設(shè)計(jì)測(cè)量電子元件R₁伏安特性曲線(xiàn)的電路原理圖（R₁可用“”表示）（請(qǐng)畫(huà)在圖1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D（填寫(xiě)器材前面的字母序號(hào)）
（3）將上述電子元件R₁和另一個(gè)電子元件R₂接入如圖2所示的電路甲中，他們的伏安特性曲線(xiàn)分別如圖3中oa、ab所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E=7.0V，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)R₃接入電路的阻值為8.0Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）在該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于沒(méi)有電壓表，因此需要用已知內(nèi)阻的電流表G進(jìn)行改裝，由此可畫(huà)出原理圖，
（2）在研究該元件的伏安特性曲線(xiàn)時(shí)，要求電壓從零調(diào)節(jié)，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，所以在選擇時(shí)選擇總阻值較小的，便于調(diào)節(jié)；
（3）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，根據(jù)圖象求出此時(shí)流過(guò)R₁和R₂的電壓電流，從而求出R₁的阻值，根據(jù)串并聯(lián)知識(shí)進(jìn)一步求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值．

解答 解：（1）在研究該元件的伏安特性曲線(xiàn)時(shí)，要求電壓從零調(diào)節(jié)，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，在該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于沒(méi)有電壓表，因此需要用已知內(nèi)阻的電流表G與R₀串聯(lián)進(jìn)行改裝，由此可畫(huà)出原理圖如下所示：
（2）按題意要求，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻；故選：D；
（3）要使兩電器功率相等，則工作點(diǎn)一定是兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)，即電壓為2.5V，電流為0.25A；由閉合電路歐姆定律可知：
E=IR₃+2U
代入數(shù)據(jù)可得：7=0.25R₃+2×2.5
解得：R₃=8.0Ω
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）D；（3）8.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還要學(xué)會(huì)結(jié)合圖象以及電路的串并聯(lián)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這點(diǎn)對(duì)學(xué)生要求較高，在學(xué)習(xí)中要注意進(jìn)行類(lèi)似題目的訓(xùn)練．