Question

16．某物理實(shí)驗(yàn)小組用下列器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，描繪一種特殊元件的伏安特性曲線，所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在表格中：
器材：A．待測(cè)元件Rx
B．電流表A（0～50mA，內(nèi)阻約為200Ω）
C．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ）
D．電壓表V₂（0～6V，內(nèi)阻約為15kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω，2A）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω，0.2A）
G．學(xué)生電源（直流4V）
H．開關(guān)及導(dǎo)線

序號(hào)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.2	4.2	6.7	11.9	19.0	23.8	30.0	37.1

（1）為了調(diào)節(jié)方便，盡可能準(zhǔn)確測(cè)量，電壓表應(yīng)選C，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E．（填器材前面的序號(hào)）
（2）從如圖1的幾個(gè)電路圖中，選出合適的實(shí)驗(yàn)電路圖C．

（3）在坐標(biāo)紙上用描點(diǎn)法畫出元件的伏安特性（I～U）曲線，如圖2所示．
（4）若該元件的最佳工作電壓為2.8V，現(xiàn)用電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻r=5Ω的電源為其供電，則要在電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為R=35Ω的電阻，才能使其處于最佳工作狀態(tài)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元件的額定電壓確定電壓表，從減小誤差和可操作性角度確定滑動(dòng)變阻器．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻可知，電流表應(yīng)用外接法；
（4）根據(jù)閉合電路的歐姆定律即可求出串聯(lián)電阻的電阻值．

解答 解：（1）由表格中的數(shù)據(jù)可知，測(cè)量的最大電壓是3V，所以選擇的電壓表是量程3V的C；由于測(cè)量過程中的電壓是從0開始，所以實(shí)驗(yàn)使用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，要選擇電阻值比較小的E．
（2）待測(cè)電阻的電阻值約為：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.0}{3.71×1{0}^{-3}}$=81Ω＜R_A
即待測(cè)元件的電阻值小于電流表的電阻值，所以測(cè)量電路需要使用電流表外接法．由于測(cè)量過程中的電壓是從0開始，所以實(shí)驗(yàn)使用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法．則實(shí)驗(yàn)的原理圖應(yīng)選擇C；
（4）由圖可知，該元件的最佳工作電壓為2.8V，此時(shí)電流I=32mA，設(shè)需要串聯(lián)一個(gè)電阻值為R的電阻，則由閉合電路的歐姆定律：I=$\frac{E}{R+{R}_{x}+r}$
代入數(shù)據(jù)得：R=35Ω
故答案為：（1）C；E；（2）C；（4）如圖； （4）35

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安特性曲線的描繪實(shí)驗(yàn)，對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)明確：①若要求電流從零調(diào)時(shí)變阻器應(yīng)用分壓式接法．②當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)用外接法．③注意實(shí)物圖的連接方式．