Question

1．某實驗小組設計了如圖甲所示的電路，其中R_T為熱敏電阻，電壓表量程為6V，內阻為R_V約10kΩ，電流表量程為0.5A，內阻R_A=4.0Ω，R為電阻箱．

（1）該實驗小組首先利用該電路進行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實驗．閉合開關，調節電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數U₁、電流表的示數I和電阻箱的阻值R，在I-U坐標系中，將各組U₁、I的數值標記在相應位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線如圖乙中的曲線所示，為了完成該實驗，應將導線c端接在a（選填“a”或“b”）點；
（2）利用（1）中記錄的數據，通過分析計算可得外電路的電壓U₂，U₂的計算式為U₂=U₁+I（R+R_A）；（用U₁、I、R和R_A表示）
（3）實驗小組利用（2）中的公式，計算出各組的U₂，將U₂和I的數據也描繪在I-U坐標系中，如圖乙中的直線所示，根據圖象分析可知，電源的電動勢E=6.0V，內電阻r=3.0Ω；
（4）實驗中，當電阻箱的阻值調到3.0Ω時，熱敏電阻消耗的電功率P=1.3W．（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）分析電路結構，明確電流表外接法的應用；
（2）根據串并聯電路的規律可明確路端電壓的表達式；
（3）根據伏安特性曲線可明確電源的電動勢和內電阻；
（4）在圖中作出等效電源的伏安特性曲線，與曲線的交點為熱敏電阻的工作點，則由P=UI可求得電功率．

解答 解：（1）利用伏安法測電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法；故導線c應接在a點；
（2）根據串并聯電路規律可知外電壓為：U₂=U₁+I（R+R_A）
（3）電源兩端的電壓利用歐姆定律可知．利用電源的外特性曲線可知電動勢和內電阻．把電流表、電阻箱、電源作為等效電源，等效電源的電動勢為6.0，內電阻為：
r=$\frac{6.0-4.5}{0.5}$=3.0Ω．
（4）等效電源內阻為：r₀=3.0+4.0+3.0=10Ω； 在I-U圖象中作等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點坐標（4.2，0.31）．所以熱敏電阻的電功率為：P=4.2×0.31=1.3W．
故答案為：（1）a；（2）U₂=U₁+I（R+R_A）；（3）6.0，3.0；（4）1.3

點評 本題考查描述伏安特性曲線的實驗，要注意本實驗中要明確分壓接法的應用條件；并注意在實驗中應用所學過的物理規律求解功率及電阻等．