Question

現(xiàn)用伏安法研究某電子器件 R₁（6V，2.5W）的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整（直接測量的變化范圍盡可能大一些），備有下列器材：
A．直流電源（6V，內(nèi)阻不計）；   B．電流表 G（滿偏電流 I_g=3mA，內(nèi)阻  R_g=10Ω）；
C．電流表 A（0～0.6A，內(nèi)阻未知）；  D．滑動變阻器（0～20Ω，5A）；
E．滑動變阻器（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)題目提供的實驗器材，請你在方框中設(shè)計出測量電子器件R₁伏安特性曲線的電路原理圖（R₁可用“”表示）．
②在實驗中，為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動變阻器應(yīng)選用

 

．（填寫器材序號）
③將上述電子器件R₁和另一電子器件R₂接入如圖（甲）所示的電路中，它們的伏安特性曲線分別如圖（乙）中 Ob、Oa所示．電源的電動勢E=6.0V，內(nèi)阻忽略不計．調(diào)節(jié)滑動變阻器R₃，使電阻R₁和 R₂消耗的電功率恰好相等，則此時R₃接入電路的阻值為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）題目中沒有提供電壓表，可以用靈敏電流計G和定值電阻串聯(lián)改裝成電壓表，由實驗要求可知本實驗中電流表及電壓表的示數(shù)應(yīng)從零開始變化，根據(jù)分壓及限流的接法可得出實驗的電路圖；
（2）因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值滑動變阻器；
（3）R₁和R₂串聯(lián)使用，因此它們的電流相等，根據(jù)圖乙可以求出當(dāng)電流相等時，它們的電壓值，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解．

解答：解：（1）沒有電壓表，可以用電流表G與定值電阻R₀改裝成電壓表測電壓，電壓表內(nèi)阻為1990Ω+10Ω=2000Ω；由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡的電阻約為R=

U2

P

=

62

2.5

=Ω，電壓表內(nèi)阻為2000Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電子元件電阻，因此電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖如圖所示．
（2）滑動變阻器采用分壓接法，在保證電路安全的前提下為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器，故滑動變阻器選D．
（3）R₁和R₂接串聯(lián)，電流相等，電阻消耗的功率相等，則電阻阻值相等，電阻兩端電壓相等，
由U-I圖象讀出電流I=0.25A，對應(yīng)的電壓為U=2.5V，所以R₁和R₂的電阻為：R₁=R₂=

U

I

=

2.5V

0.25A

=10Ω，
R₁和R₂總電阻R=20Ω，此時R₃接兩端的電壓U′=E-U=6-2.5×2V=1V，所以R₃=

U′

I

=

1V

0.25A

=4Ω；
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）D；（3）4．

點評：本實驗考查了儀器選擇、電路設(shè)計、滑動變阻器兩種接法等問題，由U-I圖象找出電壓、電流關(guān)系，熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點及歐姆定律是正確解題的關(guān)鍵．