Question

6．某物理學習小組的同學在研究性學習過程中，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驗誤差，備有下列器材
A、直流電源（6V，內阻不計）
B、電流表G（滿偏電流3mA，內阻10Ω）
C、電流表A（0～0.6A，內阻未知）
D、滑動變阻器R（0～20Ω，5A）
E、滑動變阻器R'（0～200Ω，1A）
F、定值電阻R₀（阻值為1990Ω）
G、開關與導線若干
（1）根據題目提供的實驗器材，請你設計測量電子元件R₁伏安特性曲線的電路原理圖（R₁可用“”表示）（請畫在圖1方框內）

（2）在實驗中，為了操作方便且能夠準確地進行測量，滑動變阻器應選用D（溫馨提示：填寫器材前面的字母序號）
（3）將上述電子元件R₁和另一個電子元件R₂接入如圖2所示的電路甲中，他們的伏安特性曲線分別如圖3中oa、ab所示，電源的電動勢E=7.0V，內阻忽略不計，調節滑動變阻器R₃，使電子元件R₁和R₂消耗的電功率恰好相等，則此時電子元件R₁的阻值為10Ω，R₃接入電路的阻值為8.0Ω（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）在該實驗中，滑動變阻器采用分壓接法，由于沒有電壓表，因此需要用已知內阻的電流表G進行改裝，由此可畫出原理圖．
（2）在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器．
（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，根據圖象求出此時流過R₁和R₂的電壓電流，從而求出R₁的阻值，根據串并聯知識進一步求出滑動變阻器接入電路中的電阻值．

解答 解：（1）描繪伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；
由題意可知，沒有電壓表，需要用已知內阻的電流表G與定值電阻R₀串聯測電壓，
電壓表內阻為10+1990=2000Ω，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，電路圖如圖所示：

（2）滑動變阻器采用分壓接法，所以在選擇時選擇總阻值較小的滑動變阻器D，便于調節．
（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，此時電阻兩端的電壓為U=2.5V，I=0.25A，
根據歐姆定律得：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.25}$=10Ω
根據串聯電路特點，可知，此時流過R₃的電流為：I′=I=0.25A，
兩端的電壓為：U′=E-2U=7V-2.5×2V=2V，R₃=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2}{0.25}$=8.0Ω．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）D；（3）10；8.0．

點評 本題考查實驗中的儀表選擇及接法的選擇；應注意滑動變阻器分壓及限流接法的區別及應用，同時還要學會結合圖象以及電路的串并聯進行數據處理．