Question

8．2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德列•海姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫，以表彰他們對石墨烯的研究．我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導(dǎo)電．某同學(xué)設(shè)計了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實驗，得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示通過鉛筆芯的電流和其兩端的電壓）：

U/V	0.00	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00
I/A	0.00	0.10	0.18	0.28	0.38	0.48

實驗室提供如下器材：
A．電流表A₁（量程0-0.6A，內(nèi)阻約為1.0Ω）
B．電流表A₂（量程0-3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
C．電壓表V₁（量程0-3V，內(nèi)阻3kΩ）
D．電壓表V₂（量程0-15V，內(nèi)阻15kΩ）
E．滑動變阻器R₁（阻值0～10Ω，額定電流2A）
F．滑動變阻器R₂（阻值0～2kΩ，額定電流0.5A）
（1）除長約14cm的中華繪圖2B鉛筆芯、穩(wěn)壓直流電源E（6V）、開關(guān)和帶夾子的導(dǎo)線若干外，還需選用的其它器材有ACE（填選項前字母）；
（2）在圖甲的虛線方框中畫出實驗電路圖；
（3）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在圖乙的坐標(biāo)紙上畫出鉛筆芯的I-U圖線．
（4）根據(jù)圖得鉛筆芯的電阻為4.17Ω．

Answer 1

分析 （1）器材的選取需安全、精確．通過表格中電流、電壓的數(shù)值確定選擇電流表、電壓表的量程．滑動變阻器采用分壓式接法，選取總電阻較小的，測量誤差較�。�
（2）測量鉛筆芯伏安特性曲線電流電壓需從0開始測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法．根據(jù)鉛筆芯的電阻與電流表和電壓表內(nèi)阻比較，確定電流表的內(nèi)外接．
（3）應(yīng)用描點法作出圖象．
（4）根據(jù)圖象，應(yīng)用歐姆定律求出鉛筆芯的電阻．

解答 解：（1）用伏安法測量，需電壓表、電流表和滑動變阻器，因為所處電壓和電流的最大值分別為2.00V和0.48A，從精確度考慮，電流表選取量程為0.6A，電壓表量程選取3V的．為減小測量的誤差，滑動變阻器選擇0～10Ω的．故選ACE．
（2）因為電壓、電流需從0測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法．鉛筆芯的電阻大約在4Ω左右，與電流表內(nèi)阻相當(dāng)，遠小于電壓表內(nèi)阻，屬于“小”電阻，采用電流表外接法．電路圖如下圖所示．

（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后作出圖象如圖所示：

（4）由圖示圖象可知，鉛筆芯的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.48}$≈4.17Ω（4.1-4.2均正確）；
故答案為：（1）ACE；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）4.17．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握器材的選取原則，以及知道滑動變阻器分壓式接法和限流式接法的區(qū)別，知道什么情況下用電流表內(nèi)接法，什么情況下用電流表外接法．