Question

某電子元件S上標(biāo)有“3.8V，0.3A”字樣，為測定其伏安特性曲線，某同學(xué)使用了如下器材：
待測元件S
電源E（電動勢為4V，內(nèi)阻r=1Ω）
電流表A（量程0～0.6A，約1Ω）
電壓表V（量程0～5V，約50kΩ
滑動變阻器R（O～10Ω）
開關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）如圖1所示給出的四個電路原理圖中，你認(rèn)為合理的是

 

（2）實驗中測得S兩端電壓和通過它的電流數(shù)據(jù)如下表所示

U/V	0	0.20	0.89	1.70	2.42	3.10	3.80
I/A	0	0.07	0.15	0.21	0.25	0.28	0.30

（3）請在圖2所示的坐標(biāo)中作出該元件的伏安特性曲線由伏安特性曲線可以看出，元件S的電阻隨溫度的升高而

 

 （填“增大”、“減小”或“不變”）
（4）若將S與電源E（電動勢4V，內(nèi)阻r=1Ω）、電阻箱R¹組成一閉合電路，電路如圖3所示，則當(dāng)電阻箱阻值為7Ω時，元件S消耗的功率為

 

 W．（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）描繪伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后選擇實驗電路圖．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，得到元件的伏安特性曲線，曲線每一點(diǎn)的切線斜率大小等于該點(diǎn)元件的電阻，由圖象判斷元件電阻隨溫度變化的關(guān)系．
（4）在坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象，由圖象與元件圖象的交點(diǎn)求出電路電流與路端電壓，由P=UI求出外電路功率，由P=I²R求出電阻箱消耗的功率，最后求出元件S的功率．

解答：解：（1）描繪伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；
元件電阻約為R=

3.8V

0.3A

≈12.7Ω，

R

RA

=

12.7Ω

1Ω

=12.7，

RV

R

=

50000Ω

12.7Ω

≈3937，

RV

R

＞

R

RA

，
則電流表應(yīng)采用外接法，因此實驗電路應(yīng)選C．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，得到元件的伏安特性曲線如圖所示；由圖象可知，隨元件電流隨電壓的增大增大，由P=UI可知，元件實際功率隨電壓增大而變大，元件溫度升高，由圖象可知，隨電壓增大，元件電阻變大，由此可知，元件S的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）在坐標(biāo)系中作出電源的U-I圖象，與元件S圖象交點(diǎn)的電流I=0.29A，電壓U=3.7V，
則外電路總功率P=UI=3.7V×0.29A=1.073W，電阻箱功率P_R′=I²R′=（0.29A）²×7Ω=0.5887W，
元件S的功率P_S=P-P_R′=1.073W-0.5887W≈0.49W；

故答案為：（1）C；（3）如圖所示；增大；（4）0.49．

點(diǎn)評：本題考查了實驗電路的選擇、作圖象、求元件的電功率等問題；確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計實驗電路的關(guān)鍵；求元件電功率，應(yīng)該使用圖象法，這是處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法．