Question

10．某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)自動(dòng)鉛筆筆芯的電阻隨溫度升高而變小．在實(shí)驗(yàn)室中，他取一段長(zhǎng)為16cm的自動(dòng)鉛筆筆芯，用多用電表測(cè)量其電阻大約為4Ω．該同學(xué)要較精確測(cè)量鉛筆芯的電阻，現(xiàn)有下述器材可供選擇
A．直流電源3V，內(nèi)阻不計(jì)；
B．直流電流表0～3A（內(nèi)阻0.1Ω）
C．直流電流表0～600mA（內(nèi)阻0.5Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻200kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器（10Ω，1A）
G．滑動(dòng)變阻器（1kΩ，300mA）
①除開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線外，實(shí)驗(yàn)中能夠在電壓表上從零開(kāi)始讀取若干組數(shù)據(jù)，需要選用的器材有：ACDF（填寫字母代號(hào)）；
②用線條代替導(dǎo)線，連接實(shí)驗(yàn)電路；
③該同學(xué)在表中記錄了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上畫出該鉛筆芯的伏安特性曲線；

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.3	0.5	0.7	1.0	1.2	1.5	1.7	2.0	2.2
I/A	0	0.08	0.13	0.18	0.25	0.30	0.36	0.39	0.43	0.45

④該同學(xué)又利用鉛筆芯制成一個(gè)魔術(shù)道具，將“1.2V、1.2W”的小燈泡與一段適當(dāng)長(zhǎng)度的該鉛筆芯串聯(lián)，接到一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為0.2Ω的紐扣電池兩端，若鉛筆芯長(zhǎng)度合適，小燈泡的電壓低于0.8V時(shí)，燈泡基本不發(fā)光；點(diǎn)燃火柴給鉛筆芯加熱，就會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡亮起來(lái)，火柴熄滅，燈泡隨之熄滅．請(qǐng)你給他一個(gè)建議，應(yīng)當(dāng)取用長(zhǎng)為3.4cmcm的鉛筆芯串接在電路中，才能發(fā)生上述神奇的現(xiàn)象．

Answer 1

分析 采用伏安法測(cè)電阻，根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選取電壓表，根據(jù)歐姆定律求得電流值范圍選取電流表，為了電壓從零開(kāi)始應(yīng)選取滑動(dòng)變阻器分壓接法，然后選取滑動(dòng)變阻器；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接電路圖，注意滑動(dòng)變阻器分壓接法，電流表內(nèi)接還是外接；
I-U圖象斜率的倒數(shù)代表電阻，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)選擇圖象；
根據(jù)歐姆定律計(jì)算電阻值然后選擇長(zhǎng)度．

解答 解：（1）電源電動(dòng)勢(shì)為3V，故電壓表選D，電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{4}$A=0.75A，若選取3A量程，則指針偏轉(zhuǎn)不及刻度的$\frac{1}{3}$，誤差較大，故電流表選C，滑動(dòng)變阻器分壓接法，選取小電阻即可，故選擇器材為：ACDF．
（2）電壓表上從零開(kāi)始讀取，所以選擇滑動(dòng)變阻器分壓接法，被測(cè)電阻為小電阻，電流表用外接，實(shí)物圖如圖：
（3）由描點(diǎn)法可作出筆芯的伏安特性曲線；鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而減小，則I-U圖象的斜率越來(lái)越大，故選：C．
（4）小燈泡的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=1.2Ω
小燈泡電壓為0.8V時(shí)，電流I=$\frac{0.8}{1.2}$=$\frac{2}{3}$A
根據(jù)閉合電路歐姆定律：$\frac{2}{3}$A=$\frac{1.5}{0.2+1.2+R}$
得：R=0.85Ω
$\frac{0.85}{x}=\frac{4}{16}$
得：x=3.4cm
故答案為：（1）ACDF；（2）如圖；（3）C；（4）3.4

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握電流表的內(nèi)外接問(wèn)題和滑動(dòng)變阻器的分壓限流接法，知道什么情況下用什么接法．