Question

18．某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過程中，用伏安法研究某電子元件R₁（6V、2.5W）的伏安特性曲線，要求多次測量并盡可能減小實(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（滿偏電流3mA，內(nèi)阻Rg=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1990Ω）
G．開關(guān)與導(dǎo)線若干
（1）根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你設(shè)計(jì)出測量電子元件R₁伏安特性曲線的電路原理圖（R₁可用“”表示）．（畫在方框內(nèi)）
（2）在實(shí)驗(yàn)中，為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用D．（填寫器材序號(hào)）
（3）將上述電子元件R₁和另一電子元件R₂接入如圖所示的電路甲中，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中oa、ob所示．電源的電動(dòng)勢E=6.0V，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)電子元件R₁的阻值為10Ω，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、2）在該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于沒有電壓表，因此需要用已知內(nèi)阻的電流表G進(jìn)行改裝，由此可畫出原理圖，
在研究該元件的伏安特性曲線時(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）由電表的電子元件R₁和R₂消耗的電功率恰好相等，說明它們的電壓和電流相等，根據(jù)圖象求出此時(shí)流過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，由于沒有電壓表，因此需要用已知內(nèi)阻的電流表G進(jìn)行改裝；同時(shí)燈泡內(nèi)阻約為15Ω；故改裝后的電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡內(nèi)阻，故采用電流表外接法；由此可畫出原理圖如下所示：

（2）因采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻；故選：D；
（3）電子元件R₁和R₂消耗的電功率恰好相等，說明它們的電壓和電流相等，由圖（3）乙可知，此時(shí)電阻兩端的電壓為U=2.5V，I=0.25A，
根據(jù)歐姆定律得：R1=$\frac{2.5}{0.25}$=10Ω；
根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)，可知，此時(shí)流過R₃的電流為：I′=I=0.25A，兩端的電壓為：U′=E-U=7V-2×2.5V=2V
則R₃=$\frac{2}{0.25}$=8.0Ω
故答案為：（1）如右圖所示；（2）D；（3）10；8.0

點(diǎn)評(píng) 本題考查測量燈泡的伏安特性曲線的方法，要注意電表的改裝原理，并能正確利用歐姆定律及串并聯(lián)電路的規(guī)律進(jìn)行分析求解相關(guān)問題．